Tesis. - Reducción de materia orgánica presente en el río Lurín mediante la aplicación de micro- nanoburbujas de aire a nivel laboratorio.

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
Reducción de materia orgánica presente en el río Lurín mediante la
aplicación de micro- nanoburbujas de aire a nivel laboratorio.
AUTORES:
Campos Shupingahua, Jhony Nelson (orcid.org/0000-0001-8845-192X)
Tezén Solis, Francisco Javier (orcid.org/0000-0001-8224-2772)
ASESOR:
Dr. Ing. Valverde Flores, Jhonny Wilfredo (orcid.org/0000-0003-112x)
LÍNEA DE INVESTIGACÍON:
Calidad y Gestión de los Recursos Naturales
LÍNEA DE RESPONSABILIDAD SOCIAL UNIVERSITARIA:
Desarrollo sostenible y adaptación al cambio climático
LIMA- PERÚ
2022
Dedicatoria
Esta investigación está dedicado a
nuestros padres y compañero. Y
también reconocer el esfuerzo
propio que tuvimos que tener para
sacar adelante esta investigación a
pesar
de
las adversidades
presentadas en el camino.
iii
Agradecimientos
Agradecemos a Dios ante todo.
También a nuestros docentes y
compañeros de estudio que nos
apoyaron en todo momento para el
desarrollo de esta investigación.
iv
Índice de contenidos
Dedicatoria ................................................................................................................ ii
Agradecimiento ........................................................................................................ iv
Índice de contenido ................................................................................................... v
Índice de tablas ........................................................................................................ vi
Índice de figuras ...................................................................................................... vii
I. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 11
II. MARCO TEÓRICO............................................................................................. 16
III. METODOLOGÍA................................................................................................ 36
3.1 Tipo y diseño de investigación ..................................................................... 36
3.2 Variables y operacionalización .................................................................... 37
3.3 Población, muestra y muestreo ................................................................... 37
3.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos....................................... 38
3.5 Procedimientos ............................................................................................ 40
3.6 Método de análisis de datos ........................................................................ 42
3.7 Aspectos éticos ............................................................................................ 42
IV. Resultados………………………………………………………………………..43
V. Discusión…………………………………………………………………….…….92
VI. Conclusiones……………………………………………………………………..98
VII. Recomendaciones………………………………………………………………99
REFERENCIAS .................................................................................................... 100
ANEXOS………………………………………………………………………………..110
v
Índice de tablas
Tabla 1. Promedio de validez ................................................................................. 40
Tabla 2. Coordenadas de la zona de estudio ........................................................ 39
Tabla 3. Resultados de parámetros físico-químicos iniciales ................................ 45
Tabla 4. Resultados de carga orgánica iniciales ................................................... 46
Tabla 5. Resultados de la cantidad de micro-nanoburbujas presentes por área .. 55
Tabla 6. Diámetro promedio de las micro-nanoburbujas ....................................... 56
Tabla 7. Concentraciones resultantes mediante el proceso de espectrofotometría
................................................................................................................................ 65
Tabla 8. Parámetros físico-químicos de las muestras después del tratamiento con
MNBs ...................................................................................................................... 64
Tabla 9. Resultados de Carga orgánica después del tratamiento con micronanoburbujas .......................................................................................................... 65
Tabla 10. Porcentaje de remoción de DBO5 .......................................................... 73
Tabla 11. Porcentaje de remoción de DQO ........................................................... 75
Tabla 12. Porcentaje de remoción de conductividad eléctrica .............................. 77
Tabla13. Porcentaje de remoción de SST ............................................................. 79
Tabla14. Porcentaje de remoción de Turbidez ...................................................... 81
Tabla 15. Comparación de resultados con Estándares de Calidad ambiental (ECA)
................................................................................................................................ 83
Tabla 16. Resumen de procesamiento de casos para Hipótesis específica 1 ...... 85
Tabla 17. Prueba de Normalidad para Hipótesis específica 1 .............................. 86
Tabla 18. Datos de significancia para Hipótesis específica 1................................ 86
Tabla 19. Resumen de procesamiento de casos para Hipótesis específica 2 ...... 87
Tabla 20. Prueba de Normalidad para Hipótesis específica 2 .............................. 88
Tabla 21. Datos de significancia para Hipótesis específica 2................................ 88
Tabla 22. Resumen de procesamiento de casos para Hipótesis específica 3 ...... 89
Tabla 23. Pruebas de normalidad para Hipótesis específica 3 ............................. 90
Tabla 24. Datos de significancia para Hipótesis específica 3................................ 90
Tabla 25. Estadísticas de muestras emparejadas ................................................. 91
Tabla 26. Correlaciones de muestras emparejadas .............................................. 92
Tabla 27. Pruebas de muestras emparejadas ....................................................... 92
vi
Índice de figuras
Figura 1. Obtención de DBO5................................................................................. 34
Figura 2. Zona de estudio ...................................................................................... 40
Figura 3. Diagrama de tratamiento de agua contaminada por materia orgánica
mediante aplicación de MNBs................................................................................ 41
Figura 4. Cuerpo de agua del río Lurín .................................................................. 43
Figura 5. Toma de muestra inicial .......................................................................... 44
Figura 6. Afluente río Lurín .................................................................................... 44
Figura 7. Análisis de parámetros físicoquímicos con multiparámetro ................... 46
Figura 8. Adición de muestra para el tratamiento .................................................. 47
Figura 9. Homogenización de la muestra .............................................................. 48
Figura 10. Recepción y medición de muestra tratada ........................................... 49
Figura 11. Muestras obtenidas después del tratamiento ....................................... 49
Figura 12. Tamaño de las micro-nanoburbujas de la muestra 1 a 30 minutos ..... 51
Figura 13. Tamaño de las micro-nanoburbujas de la muestra 1 a 60 minutos ..... 51
Figura 14. Tamaño de las micro-nanoburbujas de la muestra 1 a 90 minutos ..... 52
Figura 15. Tamaño de las micro-nanoburbujas para la muestra 2 a 30 minutos .. 52
Figura 16. Tamaño de las micro-nanoburbujas para la muestra 2 a 60 minutos .. 53
Figura 17. Tamaño de micro-nanoburbujas para la muestra 2 a 90 minutos ........ 53
Figura 18. Tamaño de las micro-nanoburbujas para la muestra 3 a 30 minutos .. 54
Figura 19. Tamaño de las micro-nanoburbujas para la muestra 3 a 60 minutos .. 54
Figura 20. Tamaño de micro-nanoburbujas para la muestra 3 a 90 minutos ........ 55
Figura 21. Cantidad de micro-nanoburbujas presentes por área de muestra ....... 56
Figura 22. Resultados del Diámetro promedio de MT1, MT2 y MT3 de las micronanoburbujas .......................................................................................................... 56
Figura 23. Solución de digestión y reactivo con ácido sulfúrico ............................ 60
Figura 24. Acondicionamiento de cantidades de muestra en tubos de ensayo
sellados .................................................................................................................. 61
Figura 25. Aplicación de reactivos a las muestras ................................................ 61
Figura 26. Revisión de temperatura de glicerina y calentamiento de las muestras
preparadas ............................................................................................................. 62
Figura 27. Proceso de enfriamiento de las muestras ............................................ 62
Figura 28. Proceso de calibración del espectrofotómetro y toma de datos .......... 63
vii
Figura 29. Resultados de pH de R1, R2 y R3 en diferentes tiempos de tratamiento
con micro- nanoburbujas ........................................................................................ 65
Figura 30. Resultados de la Temperatura en la MT1, MT2 yMT3 a diferentes
tiempos de tratamiento con micro-nanoburbujas ................................................... 66
Figura 31. Resultados de la Turbidez en las muestras MT1, MT2 y MT3 a diferentes
tiempos de tratamiento con micro-nanoburbujas ................................................... 67
Figura 32. Resultados de la Conductividad Eléctrica a diferentes tiempos de las
muestras MT1, MT2 y MT3 con micro-nanoburbujas ............................................ 68
Figura 33. Resultados de SST a diferentes tiempos de MT1, MT2y MT3 con micronanoburbujas .......................................................................................................... 69
Figura 34. Resultados de Oxígeno Disuelto a diferentes tiempos de MT1, MT2 y
MT3 con micro-nanoburbujas ............................................................................... 70
Figura 35. Resultados de DQO a diferentes tiempos de las muestras MT1, MT2 y
MT3 con micro-nanoburbujas ................................................................................ 71
Figura 36. Resultados de DBO5 a diferentes tiempos con micro-nanoburbujas de
MT1, MT2y MT3 ..................................................................................................... 72
Figura 37. Porcentaje de remoción de DBO5 en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3 ............................................................. 74
Figura 38. Porcentaje de remoción de DQO en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3 ............................................................. 75
Figura 39. Porcentaje de remoción de C.E en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3 ............................................................. 76
Figura 40. Porcentaje de remoción de SST en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3 ............................................................. 77
Figura 41. Porcentaje de remoción de turbidez en las diferentes muestras con
micro-nanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3 ................................................... 78
viii
Resumen
El objetivo de la investigación es emplear el sistema de micro-nanoburbujas de
aire para reducir la carga orgánica del rio Lurín a nivel laboratorio. Se procedió
tomar una muestra inicial de 5L de agua del afluente. Donde se obtuvo los
siguientes resultados: pH de 8.50, Turbidez >1000 NFU, Conductividad Eléctrica
3287µS/cm, Oxígeno Disuelto 4.21 mg/L, DQO 296.33 mg/L, DBO5 4.93 mg/L,
TSS 1185 ppm y una Temperatura de 21.71oC. Se tomaron 3 muestras de 14
litros, las cuales fueron tratadas en 3 tiempos diferentes 30, 60 y 90 minutos,
mediante el sistema de micro-nanoburbujas de aire. Después del tratamiento se
obtuvo: DBO5 2.82mg/L, que equivale al 43% de la remoción, Turbidez de 120
FNU el cual equivale a 93% de la remoción, DQO de 134.29mg/L que equivale al
55% de la remoción, O2 disuelto se obtuvo 4.12 mg/L, por lo tanto, ha aumentado.
Conductividad eléctrica de 1261 µS/cm que equivale al 62% de la remoción, para
sólidos Suspendidos Totales de 153 ppm que equivale al 59% de la remoción total.
Al ser comparadas con los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) de Agua de
Categoría 1 A2 y de Categoría 4 E2-Costa y Sierra, se obtuvieron resultados
prometedores.
Palabras clave: micro-nanoburbujas, DBO5, DQO, aguas residuales.
Abstract
The objective of the research is to use the air micro-nanobubble system to reduce
the organic load of the Lurín river at the laboratory level. An initial sample of 3L of
influent water was taken. The following results were obtained: pH 8.50, Turbidity
>1000 NFU, Electrical Conductivity 3287µS/cm, Dissolved Oxygen 3.21 mg/L, COD
296.33 mg/L, BOD5 4.93 mg/L, TSS 1185 ppm and a Temperature of 21.71°C.
Three 14-liter samples were taken, which were treated at three different times, 30,
60 and 90 minutes, using the air micro-nanobubble system. After treatment, the
following was obtained: BOD5 2.82 mg/L, which is equivalent to 43% of the removal,
Turbidity of 120 FNU which is equivalent to 91% of the removal, COD of 134.29
mg/L which is equivalent to 55% of the removal, O2 4.12 mg/L was obtained and
sustained. Electrical conductivity of 1261 µS/cm which is equivalent to 62% of the
removal, for Total Suspended Solids of 153 ppm which is equivalent to 59% of the
total removal. When compared to the A2 Category 1 Water ECA and the E2-Coastal
Category 4 ECA, the total removal rate for total suspended solids of 153 ppm is
59%.
Key words: micro-nanobubbles, BOD5, DQO, wastewater.
10
I.
Introducción
La contaminación de las aguas por acción de las bacterias suele generar
enfermedades, éstas representan una amenaza para afianzar la salud de la
población. También se debe poner bastante atención a los compuestos orgánicos
traza ya que dichos compuestos no se pueden tratar fácilmente, esto se debe a que
las plantas de tratamiento de aguas residuales construidas en el pasado no las
contemplaban, esto conlleva a que se depositen en los cuerpos de agua naturales
sin un tratamiento adecuado para estos compuestos. (Seridou, 2021)
Arango (2013) Como bien sabemos el agua dulce es un elemento muy importante,
del cual depende a grandes rasgos la vida en nuestro planeta. No obstante, viene
siendo contaminado por acción del hombre, generando una gran pérdida no sólo
para el propio ser humano sino para toda vida en ésta. Del mismo modo INEI (2019)
mencionó que para el año 2020, el Perú contaría con 32 131 400 habitantes; eso
fue en cuanto informó en el Día Mundial de la Población. Luego el INEI calculó que,
para el año del bicentenario del Perú, se contaría con un aproximado de 33 millones
35 mil habitantes y se ha previsto que para el año 2030 la población aumente a
35millones 729mil habitantes. De este modo podemos observar el crecimiento
exponencial de la población; pero lo crítico de lo que está sucediendo, es que esto
conllevará a una mayor demanda de recursos hídricos tanto para su consumo,
como el destino final de sus residuos debido a las malas prácticas ambientales.
Una de los causantes de la contaminación de las cuencas hidrográficas, es el
aumento poblacional en estas últimas décadas y que ha jugado un factor muy
importante a considerar, ya que el incremento poblacional viene de la mano con la
demanda del uso de recursos para satisfacer las necesidades básicas, por ende,
esto genera una mayor demanda de agua dulce. (Fúquene et al., 2018).
Para Escobar (2002) la contaminación del recurso hídrico está en un punto tan
crítico, principalmente en los países en donde las aguas residuales que se
descargan no tienen un proceso adecuado. Afirma también que como consecuencia
11
tenemos la pérdida de nuestra fauna y flora presente en el océano y que la mayor
parte de la contaminación se genera en las costas o cerca de ella, la cual representa
entre el 70 y 80% de la población total; donde el 70 y el 75% de la contaminación
es por parte de los seres humanos. (SUNASS, 2008)
Según UNESCO et al. (2019), nos menciona que el aumento del consumo de agua
es 1% anual. Se estima que el aumento seguirá un crecimiento igual hasta el año
2050, lo que equivale a un aumento del consumo de agua del 20 al 30%, el cual
excede al nivel actual del uso del agua, ello es debido al aumento de la demanda
por el sector industrial y doméstico.
Una de las causas de la contaminación de las cuencas hidrográficas en el Perú
tales como ríos, arroyos y quebradas en las zonas rurales, se debe a la actividad
industrial, en el que muchas veces no cuentan con un tratamiento adecuado de sus
aguas residuales (PTAR). Otra de las causas ya sea en la zona rural y/o en la
ciudad se debe a la incorrecta disposición final de los residuos sólidos, donde
suelen ser eliminados hacia los cuerpos de agua, también encontramos la
eliminación de desmonte, el lavado de autos y en algunas zonas el lavado de ropa,
cuyos insumos, entre ellos el detergente, son vertidos directamente al río. Gran
parte de estas aguas serán luego utilizadas por los agricultores para regar los
sembríos y tendrán como consumidores finales a la población. (SUNASS, 2015)
Meoño (2015) afirma que, de un total de 786 millones de metros cúbicos de aguas
residuales, se estima que 511 millones de aguas residuales no cuentan con ningún
tipo de tratamiento, de los cuales Lima y Callao suman un promedio de 325 metros
cúbicos de aguas no tratadas, eso se debe a que de 143 plantas que funcionan en
Lima y Callao, solo el 4.9% funciona en perfectas condiciones.
América Latina forma parte de un tercio de las cuencas hidrográficas del mundo y
abarca una de las regiones con más biodiversidad, sin embargo, la contaminación
de sus cuencas es preocupante (Yee-Batista, 2013).
12
Según Aquae (2018), la descarga de materia orgánica es una de los mayores
causantes de contaminación de las cuencas hidrográficas, teniendo en cuenta que
solo el 0,025% del agua dulce se considera apropiada para el consumo humano y
que discurren por los ríos y arroyos representando el 1% de agua dulce. Por esta
razón la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE),
menciona que durante los años 2000 al 2050, si seguimos contaminando nuestras
cuencas hidrográficas, conllevará a un déficit por la alta demanda de agua dulce
para el consumo humano en el mundo. Para contrarrestar esto, se han
implementado diversas tecnologías y que según (Yee-Batista, 2013) nos dice que
tengamos cuidado al aplicar tratamiento a las aguas residuales, para así poder
reutilizar el agua del proceso y no solo utilizar el agua extraída, y no depositarla sin
ningún tratamiento a los cuerpos de agua, teniendo en cuenta que se calcula que
en Latinoamérica las aguas residuales sin tratamiento representan un 70% .
El trabajo de investigación contempla como propósito principal analizar la los
porcentajes de reducción de carga orgánica presente en el río Lurín mediante la
aplicación de un sistema de micro-nanoburbujas de aire. Esta tecnología que ha
ido tomando gran significancia por ser vanguardista para nuestra realidad local,
limpia y amigable con el medio ambiente. Esta tecnología de micro-nanoburbujas
tiene por su alcance en varios campos de estudio, resultados favorables, como por
ejemplo en el campo de la medicina, en el tratamiento de aguas residuales de
minería, en la desinfección y purificación de agua y la depuración de alimentos.
La presente investigación contempla la siguiente problemática. En los últimos años
se ha podido apreciar un aumento de la contaminación de los cuerpos de agua,
causada por la descarga de aguas residuales, las cuales contienen alta carga
orgánica y otros contaminantes, como es el caso de río Lurín. La contaminación de
este afluente se debe a la mala disposición de los residuos sólidos por parte de
población debido a la falta de compromiso y conciencia ambiental.
Cabe resaltar que la (OEFA, 2014) mencionó que se ha podido observar a las
plantas de tratamiento estar sobrecargadas, lo cual conlleva a deducir que se esté
superando los parámetros máximos permisibles (LMP), ello conlleva a que no se
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respeten los estándares de calidad ambiental (ECA) establecido en el Decreto
Supremo No 002-2008- MINAM; ello provoca que se generen malos olores y
conflictos con los pobladores.
Espinoza, (2017), menciona que se estima que hay 41 unidades hidrográficas que
han superado por mucho los estándares establecidos (ECA), siendo las aguas
residuales municipales y/o domésticas una de las principales fuentes, según el
informe presentado por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) en el año 2016 en La
Planificación de la Calidad de los Recursos Hídricos.
En el año 2017 los pobladores del distrito de Lurín denunciaron los daños que viene
sufriendo el río Lurín debido a la contaminación de sus aguas por el vertimiento de
aguas residuales, las cuales han ido deteriorando el ecosistema de Cieneguilla.
(AMBIENTAL, 2019). Este hecho conllevó que la OEFA como también el ANA
emitan informes que constaten la contaminación del rio Lurín. Estos informes fueron
remitidos a la autoridad municipal anterior sin encontrar respuesta o soluciones
hasta la fecha.
La Autoridad Nacional del Agua (ANA, 2019), en un estudio realizado a las cuencas
del rio Chillón, Rímac y rio Lurín, pudo identificar 302 puntos críticos de los cuales
se encuentran 77 puntos críticos en el afluente del rio Lurín, 59 puntos críticos en
Cieneguilla, 10 puntos críticos en Pachacamac y 8 puntos críticos en Lurín, esto
puso en jaque a los pobladores que viven cerca de la cuenca,
afectados
directamente debido a la gran contaminación por los residuos sólidos y aguas
residuales desechadas sin un tratamiento previo.
Como base del problema general mencionado, se plantea que ¿El sistema de
micro-nanoburbujas de aire a nivel laboratorio contribuye a la reducción de carga
orgánica en el río Lurín? y a su vez se plantea los problemas específicos ¿Las
micro-nanoburbujas de aire a nivel laboratorio contribuyen a la reducción de las
características físicas del río Lurín? ¿Las micro-nanoburbujas de aire a nivel
laboratorio contribuyen a la reducción de las características químicas del río Lurín?
14
¿Las micro-nanoburbujas de aire a nivel laboratorio contribuyen a la reducción de
las características biológicas del río Lurín?
En base a las preguntas hechas anteriormente, se define el objetivo general de la
investigación, la cual plantea determinar si el sistema de micro-nanoburbujas de
aire a nivel laboratorio contribuye a la reducción de la materia orgánica en el río
Lurín y como objetivos específicos se tiene OE1: Determinar la reducción de las
características físicas del río Lurín mediante el sistema micro-nanoburbujas de aire,
como OE2: Determinar la reducción de las características químicas del río Lurín
mediante el sistema micro-nanoburbujas de aire, como OE3: Determinar la
reducción de las características biológicas del río Lurín mediante el sistema micronanoburbujas de aire
Del mismo modo con base a los objetivos, se ha planteado la hipótesis general: El
sistema de micro-nanoburbujas de aire a nivel laboratorio contribuye a la reducción
de la materia orgánica en el río Lurín. Como hipótesis específicas se tienen HE1:
El sistema micro-nanoburbujas de aire contribuye a la reducción de las
características físicas del río Lurín, como hipótesis específica HE2: El sistema
micro-nanoburbujas de aire contribuye a la reducción de las características
químicas del río Lurín, como HE3: El sistema micro-nanoburbujas de aire contribuye
a la reducción de las características biológicas del río Lurín
Posteriormente, se justifica teóricamente la investigación porque se aplicarán los
conocimientos básicos sobre remediación de aguas residuales.
A partir de la teoría y los antecedentes encontrados, se propone la utilización del
sistema de micro-nanoburbujas de aire, con el objetivo de reducir la materia
orgánica presente en el río Lurín. Del mismo modo se justifica de forma práctica,
porque este método ayudará a reducir los parámetros físicos, químicos y biológicos
del afluente del río Lurín y de igual forma se justifica metodológicamente ya que el
método que se utilizará es de carácter probabilístico y cuasi experimental, en el cual
se procederá a analizar los parámetros del rio Lurín antes y después de ser
15
sometidas a experimentación aplicándole micro-nanoburbujas de aire para reducir
la carga orgánica presente.
II.
Marco Teórico
Como base para esta investigación se ha recurrido a los siguiente antecedentes
nacionales e internacionales.
Como antecedentes nacionales se presenta:
Alarcón (2020) Menciona en su investigación titulada “Propuesta de gestión para
mejorar el agua a través de la tecnología de nano burbujas en el distrito de Bagua”,
en la cual el investigador concluye que si se aplica el sistema de nanoburbujas
para la mejorar la calidad de agua potable que se viene consumiendo en el distrito
de Bagua esta sería beneficioso según lo que se llega concluir mediante la revisión
de literatura , las nanoburbujas son un sistema apropiado que contribuiría a la
mejora significativa de la calidad del agua esta permitiría una mejor eficiencia en
el tratamiento del agua de consumo de la población cumpliéndose de esta manera
los lineamientos establecidos por el ANA.
Prada (2019), en la investigación de “Recuperación de la calidad del agua de los
humedales de Villa Chorrillos, mediante el uso de micro -nano burbujas de aire” El
investigador utiliza el sistema de micro- nanoburbujas, en la cual se puede apreciar
que el sistema contribuyó significativamente en la reducción los indicadores físicos
como la salinidad y los sólidos totales disueltos en el agua, al mismo tiempo se
observa
la disminución
de los indicadores microbiológicos
tales como los
coniformes termo tolerantes ,Escherichia Coli como también el indicador huevos,
larvas demostrando de esta manera que el tratamiento aplicando micro nano
burbujas es eficiente. Del mismo modo se observó que los parámetros físico
químico de OD, DBO5, DQO se apreció que el OD aumento a causa de la
oxigenación del sistema de micro nano burbujas de aire de 1.7 a 5.3mg/L, mientras
que la demanda bioquímica de oxígeno tuvo una reducción de 552.5 a 5.3 mg/L,
el DQO que se midió
inicialmente de 1,9921.1 mgO2/L luego de pasar por el
sistema de nanoburbujas este se redujo en 145.0 mgO2/L.
16
Ayala (2019) En su investigación “Reducción de contaminantes orgánicos y
biológicos de afluentes de la planta de tratamiento de aguas residuales Ancón
utilizando micro-nanoburbujas de aire y grafeno” , en los investigadores procedieron
a tomar una muestra inicial de (3L), Luego de ello se determinó la DBO5 en una
concentración de 410mg/L que se encontraba dentro en la concentración de la
carga orgánica , también observándose 483mg/L, para la demanda química de
oxígeno y a su vez para coliformes termotolerantes de 44.000 NMP/100mL y se
pudo observar también 63.33NTU para la turbidez de la nuestras analiza. De esta
manera los investigadores obtuvieron 87mg/L para la demanda bioquímica de
oxígeno que para la demanda bioquímica de oxígeno que vendría a representar el
78.8%, y del mismo modo 114 mg/L que representa el 76.4% de la demanda
química
de
oxígeno,
para
Coliformes
Termotolerantes
observándose
2.900NMP/100mL que estaría representando 93.41% de la concentración y la
turbidez se observó 12.4 NTU la cual representa el 80.11% de la concentración
total. Del modo que la técnica aplicada por los investigadores fue eficaz
permitiéndonos poder reducir los parámetros físicos como a su vez la reducción de
la carga orgánica.
Díaz (2019) menciona en su investigación “Determinación de la eficiencia de
remoción de contaminantes en efluentes de tratamiento de aguas residuales
Covicorti mediante nanoburbujas de aire – oxigeno” Se considera esta investigación
porque guarda relación con nuestra variable independiente como también con
nuestra variable dependiente. En donde los investigadores
luego de realizar la
parte experimental mediante el uso de una maquinan generadora de nanoburbujas
la cual estaba conectada a una bomba de 0.5HP, permitiendo que se generara aire
conectado a un tanque de oxígeno medicinal con 110psi. Se logro determinar de
este modo el efecto sobre la densidad de oxígeno disuelto, demanda química de
oxígeno, demanda bioquímica de oxígeno, y metales pesados (Pb, Cd, Fe, Cu, Zn,
Mn, Br, Al, Hg), coliformes termotolerantes (Obteniendo que durante 20 minutos de
tratamiento se registró una disminución significativamente de OD en 66.68%, y del
mismo modo el DQO en 64.76% DBO5 en 66.66%, observándose también en
metales pesados un 28.08% y coliformes termotolerantes en 63.10%.
17
Salguero (2017) en “Reducción de demanda bioquímica de oxígeno de las
muestras de agua de la cuenca baja del rio Chillón por medio de micronanoburbujas de aire – ozono, Ventanilla Callao” se ha considerado esta
investigación por su aproximación a las variables de investigación. El investigador
observó que la aplicación de las micro-nanoburbujas de aire- ozono se evidencio
que se redujo en 173mg/L a 57mg/L el cual representa el 66.86% de la remoción,
respecto a la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5). Este resultado se obtuvo en
el tiempo de 15 minutos demostrando que si se aplica el sistema puede mejorar las
aguas del rio Chillón.
Benazir , et al (2017),en su investigación realizada con nanotecnología “Reducción
de los coliformes termotolerantes presentes en el agua de mar mediante micro nanoburbujas de aire – ozono de la playa de los Pavos Lima- Perú” en su
experimentación nos muestra que en los parámetros iniciales se pudieron apreciar
coliformes termotolerantes de 1400NMP/100mL a pH 7.13 y 44.5 oC, de esta
manera superando los estándares ambientales dispuestos por el Ministerio del
Ambiente. Es debido a ello que se procedió a utilizar estas nanoburbujas por el
dispositivo creado por el Dr. Jhonny Valverde Flores la relación volumétrica
aire/ozono se consideró en 3/1, del tamaño de la micro- nanoburbujas fue de 7µm,
un caudal de agua de 4,67L/min y una presión de la mescla de aire -ozono de 90
PSl. Se tuvieron 3 muestras para la muestra A la relación mar /agua fue 3/1 para
muestra B fue 1/1 y para muestra C fue de 1/3. Y como resultado se puedo
evidenciar que los coliformes termotolerantes para la muestra A se redujeron en a
56 NMP/100mL, y para la muestra B se observó una reducción de 79NMP/100L y
de la muestra C disminuyo en 130NMP/100mL de esta forma se logró una eficiencia
del 96%, 94.36%,90.71% respectivamente.
Macassi (2017) menciona en su investigación titulada “Comportamiento del sistema
de nano-burbujeo en el tratamiento para reducir los niveles de contaminación de
aguas residuales domesticas de la provincia de Concepción” se tomó esta
investigación por tener relación con nuestra variable dependiente y a su vez a
nuestra variable independiente, El investigador optó por utilizar el método de
Venturi, el cual tiene una relación de 1/3 a 3/4 de la tubería convergente para poder
18
generar nanoburbujas . El sistema se logró instalar dentro de un contenedor de
plástico en donde el agua residual debe estar con un volumen de 1m3 constante el
cual estará regulado mediante una válvula de paso. Donde su tuvo como muestra
inicial de DQO 88.59mg/L y de DBO5 138 mg/L, en la cual después del tratamiento
con nanoburbujas se contemplaron los siguientes resultados, en las 2 primeras
horas se redujo el DQO en 0.87%, en un caudal de 0.1389L/s, luego para 8 horas
se logro79.92%el cual fue el valor máximo alcanzado, ello se redujo en un caudal
de 0.0347L/s y para las 10 horas de tratamiento no se observaron cambios en un
caudal de 0.0278 L/s.
Menendez et al.(2017), en su investigación “Reducción de aguas residuales
hospitalarias mediante micro – nanoburbujas de aire de ozono” logró una reducción
significativa de la materia orgánica que se presentó en las aguas residuales de los
hospitales expresada en Demanda química de oxígeno y Demanda bioquímica de
oxígeno; el investigador empleó un sistema continuo para la generación de las
micro-nanoburbujas
obteniéndose
burbujas
de
0.024µm
de
diámetro
aproximadamente y se procedió a tomar dos muestras , la primera muestra se tomó
a las (8:00am) y la muestra dos se tomó (a las 11:00am) en donde se pudo reducir
las concentración que se tenían inicialmente de la muestra 1:DBO5 de 132mg/L a
14mg/L y de DQO de 374mg/L a 30mg/L y de la muestra 2:DBO5 5127mg/L a
21mg/L y DQO de 297mg/L a 36mg/L. Obteniéndose resultados prometedores a
los 15 minutos de la muestra 1 DBO5 fue de 90.2% de DQO fue de 92.51% y de la
muestra 2 de DBO5 fue 836.5% y de DQO fue de 87.9%. Se ha considero esta
investigación por guardar relación con la variable independiente y una estrecha
similitud a la variable dependiente,
Leyva (2017) En su investigación titulada “Reducción del DQO y SST de los
efluentes residuales de una industria azucarera en Paramonga, mediante el uso de
Micro-Nanoburbujas de aire” demuestra que la calidad del agua aumenta
positivamente, asimismo concluye que el tipo de agua resultante puede tener otras
finalidades. Esto lo realiza comparando con datos iniciales de los efluentes de DQO
y SST con los resultados de un tratamiento que constó de 90minutos, en el cual los
19
resultados para la DQO se redujeron en más del 80% y para los SST se redujo en
el 78% de la muestra original.
Méndez ( 2017) en su investigación “Reducción de DQO y materia orgánica usando
micro nano burbujas de aire en agua contaminada con amoxicilina a nivel
laboratorio. Se procedió a elaborar 3 muestras, con diferentes
cargas de
amoxicilina , por cada litro de agua destilada las cuales fueron tratadas a diferentes
tiempos 15,30 y 45 minutos , la cantidad de amoxicilina para el primer tiempo de
15 minutos fue de 0.5 g/L , para el minuto 30 la cantidad fue de 1g/L y para el tercer
tiempo de 30 minutos fue de 2.5 g/L, los parámetros iniciales de las muestras
preparadas para DQO fueron las siguientes: para la muestra 1 una concentración
de 508.6mg/L , para muestra 2 una concentración inicial de 711.8 mg/L a muestra
3 una concentración inicial de1582.6 mg/L ,así mismo para M.O. se obtuvieron las
siguientes concentraciones ,para la muestra 1 una concentración de 531.7mg/L,
para la muestra 2 una concentración de 703.4 mg/L y para la muestra 3 una
concentración de 752.6 mg/L. después del tratamiento se obtuvieron los siguientes
resultados para DQO. En la muestra 1 una reducción de 76.9%, para la muestra 2
una reducción del 56.3y para la muestra 3 una reducción del 68.6% así mismo para
M. O se obtuvo una reducción para la muestra 1 65.8%, para la muestra 2 una
reducción del 55.7%, para muestra 3 una reducción del 40.9%. De la cual se puede
observar que en el mayor tiempo se tiene mejores resultados al aplicar el sistema
de nanoburbujas para la reducción de DQO y M.O.
Acuña et al (2020), en su investigación “Reducción de materia orgánica del efluente
de un camal de Lima, aplicando micro-nanoburbujas de aire, 2020” lograron reducir
la materia orgánica presente según los resultados obtenidos en cantidades de:
DQO con concentración 678 mg/L y DBO5 con concentración 301 mg/L. También
se redujo los SST con concentración de 81.9 mg/L y Coliformes totales con
concentración de 40000 NMP/100 mL.
Nuñez (2017), en su investigación “Tratamiento de aguas residuales de una
Embotelladora de Bebidas Carbonatadas aplicando nanoburbujas de aire”, el autor
realizó la comparación de las muestras iniciales y finales en base al DBO5 y DQO,
20
se consideraron factores como: pH, temperatura, conductividad eléctrica y turbidez.
El trabajo se realizó aplicando nanoburbujas de aire en las 3 muestras, de las cuales
se extrajeron 2: una a los 45 minutos y otra a los 90 minutos después de haber
comenzado el tratamiento. Los resultados dieron datos positivos dado que se redujo
de manera significativa la concentración de conductividad eléctrica en un 8.4%, la
concentración de turbidez en un 71,97%, la concentración de DBO5 en un 99.89%
y la concentración de DQO en un 99.13%, estos resultados se obtuvieron en los
tiempos más altos.
Villón (2017), en su investigación “Reducción de la concentración de contaminantes
en los efluentes de la industria de conservas de pescado utilizando nanoburbujas
de aire – Callao”. El investigador menciona que se obtuvo como muestra inicial
para SST 6180mg/L para DBO5 7350mgO2/L, para DQO10356 mgO2/L, de aceites
y gasas 96.3 mg/L. Después del tratamiento se logró reducir para TSS 6180mg/L a
645mg/L que representa el 89.5%, para DBO5 7350 mgO2/L a 1730 mgO2/L siendo
el 76,5%, para DQO10356 mgO2/L a 2736 mgO2/L representa el 71,6 % y para
aceites y grasas de 96.3 mg/L a 33.2mg/L que equivale al 65.5%. No se logró
reducir los parámetros a los VMA de concentración de los contaminantes, ya que
se encontraron por encima de los VMA (Valores máximos admisibles) pero se
redujeron considerablemente. También se generaron NB de aire que llegaron a
medir 100 nm.
Como antecedentes internacionales se ha considerado:
Darwesh, et al (2022) en “Challenges of nanotechnology applications in addressing
environmental pollution” menciona que se tiene buenos antecedentes sobre
tratamientos con micro-nanoburbujas a nivel laboratorio demostrando resultados
exitosos, ello es debido a su capacidad para tratar aguas residuales; sin embargo,
no se ha profundizado el uso de las micro-nanoburbujas en el campo de la industria,
ello es debido a los desafíos tanto técnicos, como también económicos y a su vez
de salud.
21
Levitsky, et al (2022) indica en su investigación titulada “Micro and nanobubbles in
waterand wastewater treatment: A state of the art rewiew” Se conocen cuatro
métodos para poder generar micro nanoburbujas de agua y de aire, las cuales se
pueden utilizar en la transferencia de oxígeno para los procesos microbiológicos
con una alta taza de consumo, también se pude utilizar para la flotación de algas
, también para la descomposición de compuestos orgánicos del mismo modo
también se puede utilizar para la mitigación de incrustaciones de membranas .
Una de las cualidades de las MNB es el decrecimiento en el uso de productos
químicos, para el tratamiento de aguas residuales. La implementación de micronanoburbujas contribuirá a reducir las etapas de los tratamientos de agua.
Aluthgun, et al (2021) mencionan en su investigación “Remediation of
contaminated sediments containing both organic and inorganic chemicals using
ultrasound an azone nanobubbles” se ha considerado la presente investigación
porque tiene características similares a la variable nanoburbujas de aire y una
aproximación a la variable reducción de materia orgánica. Donde los autores
proponen reducir sustancia química orgánicas como inorgánicas en sedimentos, en
la cual mezclaron una sustancia orgánica (p-terfenilo) y luego una inorgánica
(cromo) se pudo observar que la mayor eficiencia de la eliminación de Cr de 87,2%
se registra con la concentración que se tenía 1227,1% mg/kg
con los ciclos de
tratamiento más alto. Mientras que la degradación de p-terfenilo se debe a la
influencia de los efectos combinados de la oxidación y la pirolisis asistida por
ultrasonidos y la combustión de sustancias orgánicas. Para el Cr es 77,1%
se
pudo observar buenos resultados con el ciclo de tratamiento más alto y el uso de
ozono con 78,75/ml de densidad energética.
He, et al (2021) del mismo modo se ha considera la presente investigación
“Improved removal of Congo red form wastewater by low- rank coal using micro and
nanobubble” porque tiene semejanza con nuestra variable dependiente como a su
vez a nuestra variable independiente. En la cual los investigadores evaluaron la
influencia de las BMN en a adsorción de CR por LRC. La parecencia. La presencia
de micro – nanoburbujas contribuyo a la aceleración adsorción y las tasas máximas
de adsorción logradas fueron 2 veces mayores que sin micro – nanoburbujas tanto
22
para WL como para MD. La concentración de CR se pudo observar que disminuyo
a 37,4 mg/L con WL y las micro – nanoburbujas realizaron un trabajo de 1 minuto,
mientras tanto se necesitaron 25 minutos para lograr la misma concentración de
CR residual sin MNB después d e10 minutos de generación de MNB sin LCR, se
pudo apreciar que la concentración de CR había disminuido en 75,0mg/L a medida
que la oxidación por los radicales OH* generados a partir de micro- nanoburbujas
descomponía la materia orgánica.
Huu, et al (2021) menciona en “Control of Vibrio parahaemolyticus (AHPND strain)
and improvement of quality using nanobubble technology” se ha considerado esta
investigación por guardar semejanza con muestra variable independiente y un
acercamiento con nuestra variable dependiente. Los autores de la presente
investigación concluyeron la capacidad de las nanoburbujas para reducir el V.
Parahaemolyticus en un entorno experimental, con una concentración bacteriana
inicial de 106 UFC/ml, después de una semana, en el cual las bacterias del aire y
los tratamientos mediante oxigeno NB fueron del 60%, y 40%. Los recuentros de
bacterias en los 2,4,6 minutos del experimento mediante el tratamiento mediante la
aplicación de nanoburbujas de ozono fue de 23%,2.2%,0% en el grupo de control.
La aplicación de las nanoburbujas ha podido demostrar la reducción de las
bacterias en especial al usar las nanoburbujas de ozono: se ha podido observar
también que las NB de oxígeno de ozono aumentaron significativamente los niveles
de oxígeno disuelto en 20mg/L lo que es beneficioso para los animales acuáticos
si esta es utilizada en la agricultura.
Kalogerakis, et al (2021) , en su artículo "Enviromental applications of nanobubble
technology: Field testing at industrial scale se ha tomado este articulo porque tiene
un alcance con nuestra variable dependiente que es reducción de carga orgánica y
a su vez tiene relación a nuestra variable dependiente que es nano burbujas de
aire. El departamento de Agua y Saneamiento de Sudáfrica mencionó que los
valores permisibles de la bodega Tulbagh sobrepasaban con creses los límites
máximos admisibles para agua de uso de riego, por la cual se aplica el sistema de
nanoburbujas de aire a1600m3 de agua residual en el cual se introdujo 170L/min
de aire, Teniendo como muestra inicial de DQO 3000mg/L y un pH que oscilaba en
23
5.9, después del tratamiento se contempla una reducción de 62.29kg con una
energía diaria de 32.4kwh. para la remoción de DQO se necesitó un total de
0.515KWh/Kg, en la se logró una reducción del DQO en 10 semanas por completo,
el pH se incrementó en 8.9al final del tratamiento, demostrando l eficiencia de las
nanoburbujas de aire, para el sector industrial.
Kyzas, et al (2021)
en su investigación titulada “From micro-bubbles to
nanobubbles: Effect on Flotation” se ha considerado esta investigación por guardar
relación con nuestra variable independiente y un acercamiento a nuestra variable
dependiente, los autores concluyen en lo siguiente: que con los aparentes avances
de la tecnología y los respectivos avances en las nanotecnologías en diferentes
áreas (incluida la flotación), el creciente interés por las nanoburbujas es evidente.
El papel variable y su interacción con las micro- nanoburbujas se destacaron a partir
del procesamiento de minerales y pasando el agua y tratamiento de aguas
residuales, el agua siendo una herramienta de fabricación que la industria ha
tomado por ser barato abundante. nos está llevando a una era de escasez de agua
debido al crecimiento demográfico, globalización como ultimo el cambio climático.
Moftakhari, et al (2021) nos mencionan en su investigación “Global trends and
characteristics of nano- and micro-bubbles research in environmental engineering
over the past two decades: A scientometric analysis” en la cual los autores
concluyen que el estudio realizado tiene dos objetivos principales el primero era
investigar la producción de científica mundial de micro nanoburbujas y a su vez
nanoburbujas desde el 2000 hasta el 2020 , de esta forma poder visualizar los
beneficios que las dos tecnologías( MNB y NB) puedan ofrecer en las ciencias
ambientales como a su vez a la mejora ambiental, tales como en tratamiento de
aguas residuales, la germinación de semillas . el segundo es aplicar el motivo
detrás de cada gráfico y tendencia a través de perspectivas de ingeniería, los datos
se obtuvieron de web of Scince y se delimitaron mediante el software de
visualización VOS y GraphPad Prims. Este articulo pudo revelar una tendencia de
crecimiento en los artículos publicados en un periodo de 20 años siendo China la
cual tuvo las colaboraciones más significativas, seguido de EE. UU y Japón.
24
Sakr, et al (2021) menciona en su investigación sobre “Los desarrollos recientes
en aplicaciones de micro-nanoburbujas para el uso doméstico y tratamiento de
aguas residuales industriales” el investigador realiza una exhaustiva revisión a las
técnicas de caracterización para así poder determinar el tamaño de la burbuja ,
como también la distribución de su tamaño, de esta manera obtener la velocidad
de ascenso de la burbuja como las tasas de transferencias de masa de gas y el
potencial zeta , del mismo modo la capacidad de generación de radicales libres
como la estabilidad de la burbuja , se procedió a evaluar el efecto del tamaño de
la burbuja sobre la eficacia de los procesos de tratamiento de aguas residuales
municipales e industriales, se investiga también las aplicaciones de las micronanoburbujas tales como ozonización , flotación por aire disuelto, aeración y otros
procesos . De este modo se estima que la utilización de las micro- nanoburbujas
es una prometedora tecnología sostenible y de bajo costo para el tratamiento de
aguas residuales.
Wu ,et al ( 2021) en su investigación “Role of bulk nanobubbles in removing organic
pollutants in wastewater treatment” se ha considerado la presente investigación por
tener semejanza con las variables dependiente y su ves a la variable independiente,
los autores en su investigación llegaron a la siguiente conclusión: Las
características únicas que tienen de las nanoburbujas, como su alta estabilidad
larga vida útil , como también superficie- volumen su alta eficacia de transferencia
de masa y también la gran capacidad de generar radicales libres, estas pueden
proporcionar medidas para mejorar las tecnologías convencionales en el campo de
tratamiento de agua. Las nanoburbujas tienen una capacidad significativa como un
nuevo método ambientalmente amigable para eliminar compuestos orgánicos ,
gracias a su pequeño tamaño y a la existencia de una carga superficial, la cual
mejora de manera significativa el proceso de flotación de aire para así poder
separar las suspensiones, su gran superficie especifica a permitido como su
durabilidad a la mejora de la eficiencia para el tratamiento de agua residual tanto
como teñido textil, efluentes municipales, aguas residuales domésticas
e
industriales.
25
Haris, et al (2020) , en su investigación “The use of micro bubbles in groundwater
remediation: A comprehensive review”. Se ha considerado este artículo porque
tiene relación con nuestra variable independiente y una aproximación a nuestra
variable dependiente, donde los investigadores mencionan que la aplicación de
micro nano burbujas de aire como una tecnología favorable para poder realizar la
remediación de aguas residuales subterráneas, siendo esta tecnología fácil de
instalar al contrario de tecnologías similares para remediar características físicas
como también microbiológicos pero que demandan grandes inversiones : Además
el periodo de tratamiento es corto debido a que las MNB aumentan el metabolismo,
mejorando la biorremediación.
Kim, et al ( 2020) en su investigación titulada “Effect of nanobubbles for
improvement of water in freshwater: Flotation model simulation” menciona que en
la investigación realizada utilizando un modelo de flotación (FM) en la cual confirma
que las nano burbujas pueden colisionar y adherirse para formar agregados con
pequeña partículas hidrófobas como sedimento incluyendo partículas inorgánicas
como desechos plásticos en micro nano escala menciona que depende del tamaño
y numero de burbujas, ello ayudo a visualizar que las nano burbujas se ajustan a
su carga superficial y as u afinidad por las superficies hidrófobas relacionadas a
su estabilidad , pero también se puede observar que la flotabilidad de los agregados
formados por las nano burbujas es más bajo que el movimiento browniano no
influyendo en la interacción de la flotación o sedimentación , según estudios
realizados donde aplicaron NB(150-800nm) y micro nano burbujas (MB30-100µm)
para la eliminación partículas de cuarzo pueden deteriorar la calidad del agua en
lugar de mejorarla es debido al tiempo de los agregados están en suspensión
durante un largo tiempo de estancamiento. Los experimentos a nivel laboratorio
también arrojaron demuestra la mejora en la eficiencia de eliminación de las
partículas finas (<25µm) nailon, PVC y caolín con HBs (NBs y MBs), los autores
recomiendan descubrir un método más razonable para aplicar HBs en el campo del
tratamiento de agua dulce que causa un efecto adverso mínimo en el ecosistema y
permita una eficiencia de eliminación optima de las partículas finas hidrófobas.
26
Singh , et al (2020) menciona en su investigación titulada “Effect and application of
micro- and nanobubbles in water purification”, en la cual mencionan los autores que
la aplicación efectiva de las micro-nanoburbujas y de nano burbujas, como
procesos convencionales de flotación, aireación como también de ozonización.
para la eliminación, decoloración y desinfección para los contaminantes orgánicos
a su vez los inorgánicos en el agua, En Flotación los nanoburbujas como las
microburbujas se están utilizando para la eliminación de toxinas del agua con mayor
alcance dándonos mayor eficiencia en los tratamientos esta eficacia estará
influenciada al tamaño de las burbujas.
Xiao, et al (2020) menciona en su investigación titulada “Mass transfer of
nanobubble aeration and its effect on biofilm growth: Microbial activity and structural
properties” se toma como antecedente esta investigación por tener estrecha
relación con nuestra variable dependiente y como una similitud a nuestra variable
independiente, donde menciona que la aireación de nano burbujas es un método
bastante prometedor para lograr sus objetivos. En comparación de las nano
burbujas gruesas, se pudo observar que el perfil de oxígeno disuelto mostrando
que las nano burbujas proporcionan más oxígeno a las biopelículas, esto ofrece
una capacidad de suministro de oxígeno superior y unas eficiencias de oxígeno de
1.5 veces mayor. Las imágenes de microscopía que la aireación afecta con las nano
burbujas afecto los componentes de la biopelícula al cambiar la comunidad
microbiana y cambiar sus vías metabólicas de biopelículas, esto permitió un ahorro
de 80% de energía permitiendo una alta eficiencia y sobre todo un bajo costo para
los sistemas de biopelículas aeróbicas en el tratamiento de agua residual.
Khan,et al (2020) , los investigadores mencionan en su investigación titulada
“Micro- nanoburbujas technology and water -relatad application” se considera esta
investigación porque tiene una aproximación a nuestra variable independiente y
nuestra variable dependiente, en la cual concluyen
los autores que las micro-
nanoburbujas y las nanoburbujas es una tecnología prometedora
y que su
aplicación se ha dimensionado a varios sectores como por ejemplo el medio
ambiente , que en su mayoría de estudios se ha realizado en el tratamiento de agua
con los desafíos ambientales globales como la degradación y el agotamiento de
27
los recursos hídricos este estudio considera que se debe tomar en énfasis en el
tamaño de las burbujas en diversas condiciones físicas y químicas , los métodos
de generación de burbujas y la optimización automatizada.
Rameshkumar, et al (2019) menciona en “Generation and characterization of
nanobubbles by ionization method for wastewater treatment” en la cual mencionan
que la mejora de la calidad del agua es una gran preocupación debido a la calidad
disponible del agua contaminada en varios lugares, si el agua contaminada no
recibe el tratamiento adecuado este afectará al suelo y tendrá un impacto en la
calidad de agua subterránea .Los métodos de tratamiento de agua convencionales
implican un costo enorme ello es debido a la complejidad del mecanismo
parcialmente. El costo de este sistema es muy bajo en comparación con los otros
sistemas disponibles y es muy fácil de maneja, En este artículo, se discute la
disminución promedio de los sólidos suspendidos totales (TSS) de alrededor de
30% y el aumento del 50% en el oxígeno disuelto (OD), además también de una
disminución del 90% en los sólidos disueltos totales (TSS) con la influencia de los
nanoburbujas en las muestras elegidas.
Xiao, et al (2018) mencionan en su investigación “The role of nanobubbles in the
precipitation an recovery of organic phosphine – containing in beneficiation
wastewater” se a tomado esta investigación porque guarda realción con nuestra
variable independiente como también una aproximación a nuestra variable
dependiente. En su investigación
diseñaron
cuatro sistemas para asi poder
estudiar el impacto de las nanonorbujas para asi poder lograr la recuperación de
la
fosfina en aguas rsiduales que contienen fósforo.Los resultados obtenidos
demostraron la importancia que cumple las nanobuebujas la cual defería en la
presipitación y la flotación. Las nanoburbujas inhibirían la precipitación de las
partículas precipitadas de SPA-Pb que tienen un tamaño más grande (-2µm). El
cual es más imprtante aún , agregar nanoburbujas despues de la precipitación de
partículas de SPA- Pb esta podria aumentar en gran medida la eficiencia en la
recuperación mediante flotación
hasta un 90%, esta investigación es muy
importante para asi poder comprender interacción entre las nanoburbujas asi como
28
también las particulas hidrofóbicas y promover la aplicación de nanoburbujas en
flotacion.
Hewa, (2018) en su investigación que leva por titulo “Decontamination of the
Passaic river sediments using ultrasound whit ozone nano-bubbles” , se considera
eta investigacion por tener relacion con nuestra variable independinte . El autor
menciona que entre los contaminantes que se encontro en el rio Passaic fueron
PAH,PCDD/F,PCB,DDT,metals pesados tales como Cr,Hg, Pb y pesticidas y sus
derivados, este estudio tenia la finalidad de remover la carga orgánica . como tabien
la carga inorgánica, la maxima eficiencia registrda fue de la carga orgánica con un
92% de remoción a temperaturas bajas, y para la carga inorgánica se utilizó el Cr
donde se apreció que no hubo cambios significativos, si se combina ozono y
nanoburbujas se apreció una reducción máxima del 98%.
Temesgen,et al (2017), menciona en su investigación titulada “Micro and
nanobubble techonologies as a new horizon for water treatment techniques: A
review” en la cual los autores llegan a la conclusión que las nanoburbujas, y también
las micro nanoburbujas son menos químicas, es por ello que tiene potencial
significativo para la reducción de costos operativos, su aplicación tiene una gran
importancia para el tratamiento de agua. Ello es debido a su capacidad de
transferencia de masa, su velocidad de ascenso relativamente más baja, carga
superficial fácilmente adapta, su capacidad de generación de radicales libres. Ha
hecho de las micro-nanoburbujas eficientes para la separación de partículas,
desinfección y reducción de materia orgánica. Los resultados obtenidos mediante
flotación se realizaron los parámetros en el laboratorio en la cual se puedo
observaron un incremento significativo de 40% de la eficiencia para la claridad de
las aguas residuales, posteriormente se apreció la disminución de un 95 % de la
turbidez.
Nazari , et al (2017), en su investigación titulada “Recent Developments in
Generation, Detection and Application of Nanobubbles in Flotation” revisan los
desarrollos recientes en la comprensión fundamental de las nano burbujas (NB)
ultrafinas y presentan los avances tecnológicos y los tipos de reactivos utilizados
29
para su generación en flotación. Se evaluó la generación de NB utilizando varios
enfoques, incluidos ultra-sonicación, intercambio de solventes, cambio de
temperatura, cavitación hidrodinámica y electrólisis. Lo que es más importante, se
revisaron exhaustivamente las restricciones y oportunidades con respecto a la
detección de NB, centrándose en diversas técnicas de caracterización, como el
analizador de tamaño de partículas láser (LPSA), el seguimiento de nanopartículas
(NTA), la dispersión de luz dinámica (DLS), la luz de fase zeta dispersión (ZPALS)
y medidor zeta. Como característica clave, también se exploraron los tipos y los
posibles mecanismos de los tensioactivos aplicados para estabilizar los NB.
Además, se informó que las nanoburbujas asistidas por flotación son un método
eficiente para recuperar minerales, con un enfoque especial en la cinética de
flotación.
Nakagawa (2021),en su investigación titulada “Nanobubbles as friction modifier”,
los autores estaban interesados en realizar experimentos simples de dinámica de
fluidos que a menudo se usan en los libros de texto para cuestionar cómo la
inclusión de nanoburbujas puede alterar los hallazgos comúnmente aceptados.
Este enfoque los llevó a descubrir que las nanoburbujas pueden ser un modificador
del comportamiento del flujo totalmente nuevo, económico y respetuoso con el
medio ambiente. La investigación da resultados preliminares sobre las
nanoburbujas como modificador de fricción.
Han, et al (2021), en su investigación titulada “Long-term effect of NNBs generated
by turbulent Flow trought diamond”, generaron burbujas submicrónicas utilizando
boquillas generadoras de nanoburbujas (NBGN) con muescas en forma de
diamante. Las NBGN son de gran interés porque pueden generar nanoburbujas
dentro de vórtices a altas tasas de flujo sin ningún suministro de energía externo.
Para Tsuge (2014), es importante conocer que la dimensión de la nanonurbujas
dependerá del trabajo que se esté realizando, ya que las nanoburbujas son
generalmente milimétricas estan entre los 10 y 40 mn en la cual influirá; en la
bioactividad y en la fisica de fluidos será de 100mn , deesta manera se puede
discribir burbujas de tamaños superiores a 1µm y burbujas ultrafinas ,a nanoescala.
30
Asimismo, son cuerpos
formados de gas, las micro nanoburbujas
tiene un
diametro aproximado de <100µm , y a nanoescala un diametro de <1µm , se a
observado ue las micro nanoburbujas pueden tener un largo tiempo de vida util,
tambien cuenta con una fuperficie especifica ello es debida su tamaño. (Seridou,
(2021, p. 3493-3510). Si bien las nanoburbujas pueden permanecer estables en
liquidos durante varias semanas .El diámetro de las burbujas dpenderán de la
solubilidad del gas en agua como también en el potencial Zeta , esto es debido a
la posibilidad del gas a la hora de generar iones de OH dentro de la esfera de gua
y gas (Meegoda et al., 2018, p. 1126-1227).
La tecnología ha avanzado significativamente en las últimas dos décadas, lo cual
nos ha permitido realizar muchos avances teóricos y a su vez tecnológicos, entre
ellos el desarrollo de dispositivos novedosos para la generación de nanoburbujas
las pruebas realizadas nos ha podido demuestra unos resultados favorables a nivel
laboratorio (Kalogerakis et al., 2021).
Para la generación de las micro- nanoburbujas se ha procedido a utilizar un método
que combina la fuerza de una bomba de agua y la aplicación de las micronanoburbujas de aire inyectada en el trayecto de la tubería. El generador consta
de un tanque presurizado compuesto de 2 cavidades (ingreso de muestra a tratar
y salida de muestra tratada), una bomba de agua con variador de velocidad, una
compresora de aire y válvulas de salida para el agua tratada. El encendido y
apagado del equipo fue accionado por una llave térmica.
Las burbujas tienen una velocidad en la que asciende, este fenómeno es importante
para saber su comportamiento cuando se encuentran en soluciones líquidas. Esta
velocidad se puede calcular aplicando la Ley de Stoke o también la ecuación
postulada por Rybczynski (H-R ecuación).
31
A continuación, se presenta la Ley de Stoke para el cálculo de la velocidad de
ascenso de la burbuja.
𝑣=
𝑝𝑔 ⅆ2
18𝑢
………… (1)
Donde:
V=
Velocidad que asciende la burbuja.
p=
Densidad del líquido.
g=
Aceleración de la gravedad.
d=
Diámetro de burbuja.
µ=
Viscosidad del líquido.
Teniendo lo anterior dicho como base se entiende que la viscosidad y el diámetro
de la burbuja influyen en la velocidad con la que ascenderá hacia la superficie
(Temesgen et al., 2017) .
Otra característica a analizar es la presión que se encuentra dentro de las micronanoburbujas y que se puede determinar mediante la relación que existe con el
diámetro y la presión, aplicando la ecuación postulada por Young Laplace (Tsuge,
2014 p.12-14).
𝑃𝐿 = 𝑃𝐼 +
4𝜎
ⅆ𝑏
…………… (2)
Donde:
PI=
Presión interna de la burbuja.
PL=
Presión del líquido.
𝜎=
Tensión superficial.
db = Diámetro de la MNB
El agua a tratar en la investigación es de tipo residual, que según (Meoño, 2015)
se dividen en tres conjuntos: las aguas residuales domiciliares, industriales, y
32
municipales las cuales se vea afectadas y han cambiado su composición por
acción del ser humano, las cuales deben ser tratadas antes de ser vertidas a los
cuerpos de agua . Del mismo modo (OEFA, 2014) menciona también que las aguas
residuales deben ser tratadas antes de ser dispuestas en un sistema de
alcantarillado , en razón de que estas aguas e han visto alteradas por las
actividades del ser humano.
Las aguas residuales domésticas son aguas procedentes de residenciales y centros
comerciales, los cuales contienen desechos fisiológicos, y a su vez son desechos
causados por las actividades humanas.(OEFA, 2014) Debemos considerar también
que las aguas residuales domesticas salen a la superficie como un líquido turbio de
color gris o amarillento con olor séptico en la cual se ha podido observar que
contiene partículas suspendidas de los sedimentos, heces, residuos vegetales,
papel, y materiales sintéticos. (Czysz, et al.,1984, p. 10 citado en Reyes, 2020).
La materia orgánica que se encuentra dispersos en las aguas y está compuesta de
proteínas en un 40 y 60%, carbohidratos entre 25 y 50% un 10% de grasas y
aceites (García et al., 2014) .Son compuestos que se encuentran dispersos en las
aguas provenientes de domiciliares, agrícolas e industriales.(ANA, 2013)
Por otro lado, los compuestos inorgánicos que tienen mayor interés en estudios
son el pH y los cloruros como también la alcalinidad .Son diversos los elementos
inorgánicos de las aguas residuales y naturales que tienen relevancia para la
determinación y control de la calidad del agua. (Macassi, 2017)
Entendemos por límites máximos permisibles (LMP) a los componentes o también
conocidos parámetros de concentración biológicas, químicas y físicos que puede
tener un afluente. Cuando se sobrepasa estos valores , puede causar
enfermedades y cambios en el medio ambiente.(Resolución Jefatural N° R.J. 2242013-ANA, 2013)
Uno de los parámetros químicos a evaluar es el oxígeno disuelto que según (Peña,
2007) es la cantidad de oxígeno que se encuentra disuelto en el agua, el cual es
33
esencial para todo cuerpo de agua saludable y esencial para la vida en ella, el
oxígeno disuelto es un indicador para valorar el grado de contaminación del agua,
la cantidad oxigeno entre mayor este presente en agua nos indicará la calidad de
agua que se dispone, por ende, si el oxígeno disuelto es muy bajo esta no emitirá
el desarrollo de vida.
Dentro de los parámetros biológicos, tenemos que la demanda bioquímica de
oxígeno (DBO5) se refiere a la cantidad de oxígeno que los
microorganismos
necesitan para sobrevivir, siendo un parámetro esencial para determinar la
degradación de los compuestos biodegradables. Tenemos que tener en cuenta que
la DBO5 es un proceso netamente biológico, y no solo dependerá del oxígeno, sino
también de un tiempo determinado y la temperatura son factores que intervienen
en este proceso. De tal manera que generalmente se considera la temperatura en
20oC y cinco días parala incubación de los microorganismos.(Gutiérrez et al., 2013)
del mismo modo la DBO5 es uno de los indicadores más utilizados para el control
de agua potable como también en el control de los contaminantes orgánicos como
inorgánicos de las aguas residuales.
Es preciso mencionar que la demanda bioquímica es el consumo de oxígeno que
los microrganismos necesitan en los primeros 5 días que se realizará la
biodegradación (Raffo et al., 2014, p 75-76). La demanda bioquímica de oxígeno
mide la cantidad de oxígeno consumido en la eliminación de la materia orgánica del
agua, mediante procesos biológicos aerobios. Es decir, la DBO5 nos hace
referencia al O2 consumido en 5 días, también tener en cuenta que se mide en ppm
de O2. (Nazari et al., 2017, p. 37). Una forma de obtener el DBO5 sería poner una
muestra que se quiera analizar en una botella cerrada cinco días. Luego se
procederá a medir la cantidad de DBO5, mediante la diferencia entre el oxígeno
disuelto final menos el oxígeno disuelto final (día5)
DBO5 = = Oxígeno ⅆisuelto (ⅆía cero) − 𝑂𝑥í𝑔𝑒𝑛𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜 (𝑑í𝑎 5)
Figura 1. Obtención de DBO5
Fuente: Caracterización de las aguas residuales p.76
La demanda química del oxígeno (DQO) es un parámetro que nos permitirá
determinar la eficiencia del tratamiento, es utilizado en diversos laboratorios para
34
determinar la cantidad de materia orgánica e inorgánica que se encuentra
suspendida en el agua y agua residual, esta se puede oxidar mediante agentes
oxidantes. (Ramírez-Burgos et al., 2008,
p. 12-13). Una de las maneras de
oxidación de la materia orgánica es mediante carbono y agua. Asimismo se suele
utilizar el Dicromato de potasio (K2Cr2O7), este agente químico ayudará a medir la
cantidad de materia orgánica oxidable, gracias a su compuesto es capaz de oxidar
en su mayoría a lo compuestos orgánicos ,sin embargo no puede oxidar a los
compuestos orgánicos trazos de bajo peso molecular.(Raffo et al., 2014, p 75)
De mismo modo el DQO es la oxidación de los compuestos orgánicos que se
encuentran en aguas acuosas. Su análisis se realiza en laboratorio con una
solución ácida como el dicromato de potasio (K2Cr2O7) a una temperatura de 150oC
durante 2 horas. Teniendo ello como base se expresa el número de electrones
aceptados por el (K2Cr2O7) como equivalentes de oxígeno en g O2 /m3.(Gutiérrez,
2007, p 19).
Dentro de los parámetros físicos encontramos a la temperatura, que tiene un efecto
en el crecimiento bacteriano, cuando los microorganismos se desarrollan en
temperaturas altas se observa una mayor tasa de crecimiento a comparación de
los que se desarrollan en temperaturas más bajas. Es preciso mencionar que a
temperatura óptima es estrechamente estrecho. (Gutiérrez, 2007, p 19)
Por otro lado, se entiende que la temperatura es una constante física que tiene
gran importancia para el desarrollo de fenómenos en el agua. Es fundamental en la
solubilidad del oxígeno y de las sales, como también en las reacciones
biológicas.(Rodríguez, 2009)
La conductividad eléctrica es la habilidad que tiene una solución para conducir
electricidad, es decir la capacidad de conducir pequeñas partículas que están
cargadas eléctricamente, estas partículas son iones que pueden llevar corriente
eléctrica a través de soluciones de agua. (Rodriguez, 2009).
La conductividad eléctrica depende de la concentración de electrólitos y de la
concentración, ya que los electrólitos determinan el número de iones en un volumen
35
determinado de la disolución contenida en los electrodos y segundo que los iones
ejercen interacciones unos sobre otros (Gray et al., 1976, p 356).
El potencial de hidrógeno (pH) del agua se considera neutra si tiene un valor igual
a 7, sin embargo, cuando el potencial de hidrógeno es mayor que 7 esta será
considerado como alcalina o básica; sin embargo, cuando el pH es menor que 7 se
la considerará como ácida, el potencial de hidrógeno es el logaritmo negativo del
ion de Hidrógeno, aunque generalmente el pH se expresa como la medida de los
iones de hidrógeno. Tener conocimiento del pH es muy importante en diversas
ramas tales como la química, la ciencia ambiental, agricultura, ciencia de la salud
entre otras. (Vásquez et al.,2016, p 4 )
La turbidez permite determinar la calidad del cuerpo de agua mediante la
comparación entre la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad
que se puede encontrar en la suspensión de la referencia en las mismas
condiciones. (Macassi, 2017).
III.
Metodología
3.1. Tipo y diseño de investigación
En base de lo anterior expuesto, la investigación presentada es de carácter
aplicativo porque está basada en conocimientos teóricos para determinar una
solución, ya que se podrá observar si el sistema de micro-nanoburbujas de
aire contribuye significativamente a reducir la materia orgánica.
El nivel de la investigación es de tipo explicativo porque se establecerá la
causa-efecto entre la variable dependiente y la variable independiente, en este
caso entre el sistema de micro-nanoburbujas aplicada para la reducción de la
materia orgánica.
El diseño de la investigación es cuasi experimental, ya que se usó un grupo
de control y un grupo experimental para evaluar el problema.
36
✓ Esquema del diseño de investigación:
GC
01-------03
GE
02---X--04
Fuente. Elaboración Propia, 2022.
Donde:
04
GC
Grupo de control
01
Muestra inicial de la carga orgánica
03
Remediación natural sin nano burbujas
GE
Grupo de estudio
02
Muestra que será analizada
x
Aplicación de nano burbujas
04
Resultado de “02” con nano burbujas
Fuente: Elaboración Propia, 2022.
3.2. Variable y operacionalización
Se procedió a realizar la tabla de variable y operacionalización. (ver anexos)
-
Variable dependiente:
Reducción de materia orgánica.
-
Variable Independiente:
Sistema de micro-nanoburbujas de aire.
3.3. Población, muestra, muestreo y unidad de análisis
3.3.1. Población
Para la presente investigación se tomó como población a las aguas del río
Lurín, las que serán tratadas con micro-nanoburbujas para determinar sus
características físicas, biológicas y químicas.
3.3.2. Muestra
Del mismo modo se ha tomado como muestra para esta investigación 45
litros de agua del río Lurín para ser analizadas en laboratorio, de las cuales
se tomaron 5 litros como muestra inicial de agua del del río Lurín.
37
3.3.3. Muestreo
La técnica que se empleó es de carácter probabilístico porque todas las
muestras tienen la misma probabilidad de ser elegidas.
3.3.4. Unidad de Análisis
La unidad de análisis mínima es de 1 litro de agua del río Lurín.
3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Se implementó la técnica de recolección de datos mediante la observación y
los instrumentos que fueron utilizados para realizar el proceso se presentan
líneas abajo:
-
Etiqueta para muestras de agua.
-
Ficha de Registro de datos de la muestra Inicial de agua contaminada por
materia orgánica.
-
Ficha de registro de datos de la muestra tratada con micro-nanoburbujas de
aire.
-
Matriz de operacionalización de variables.
3.4.1. Validez y confiabilidad de los instrumentos de recolección de datos
Se presentaron los instrumentos a juicio de tres expertos colegiados de la
especialidad de Ingeniería para las respectivas validaciones (ver anexos).
-
Dr. Ing. Jhonny Wilfredo Valverde Flores
CIP: 79862
-
Ing. Juan Julio Ordoñez Gálvez
CIP: 195796
-
Ing. Fiorella Vanessa Güere Salazar
CIP: 131344
Del cálculo promedio se obtuvo un resultado de validez del 88,3%
38
Tabla 2. Promedio de Validez
EXPERTO
% DE VALIDACIÓN
Dr. Ing. Jhonny Wilfredo
PROMEDIO DE VALIDACIÓN
90%
Valverde Flores
Ing. Juan Julio Ordoñez
90%
88,3%
Gálvez
Ing. Fiorella Vanessa
85%
Güere
Fuente: Elaboración Propia, 2022.
Confiabilidad
Para determinar la confiabilidad de los instrumentos se ingresaron los puntajes a
Microsoft Excel y se aplicó la fórmula correspondiente al “Alfa de Cronbach”.
𝛼
=
∑ 𝑉𝑖
𝐾
[1 −
]
𝐾 − 1
𝑉𝑡
Dónde:
α:
Alfa de Cronbach
k:
Número de ítems del instrumento
ΣVi:
Suma de varianza de los ítems
Vt:
Varianza total
Luego de realizar los cálculos, se obtuvo un resultado de α = 1, lo cual indica que
los instrumentos son confiables dentro del rango de excelente. El desarrollo de este
cálculo se encuentra en ANEXOS.
39
3.5.
Procedimiento
3.5.1. Recolección de Muestra
Etapa 01. Recolección de muestra
La muestra fue obtenida del río Lurín, como referencia del primer punto se tiene al
PTAR Julio. C Tello
ubicado en la zona 18L ubicada en: coordenada Este
293907.00mE y la coordenada Norte 8643941.00m.S.
Se procedió a tomar 45 litros de agua contaminada con carga orgánica del río Lurín.
Figura 2. Zona de estudio
Fuente: Elaboración Propia, 2022
Tabla 1. Coordenadas de la zona de estudio
PUNTO DE REFERENCIA
COORDENADAS UTM RIO LURÍN PUNTO DE MUESTREO
ZONA 18L
COORDENADA ESTE
COORDENADA NOTRE
293907.00 m E
8643941.00 m S
Fuente: Elaboración Propia, 2022.
40
Etapa 02. Análisis inicial de las características de las muestras obtenidas.
Se procedió a tomar para la muestra inicial 5 litros de agua residual del río Lurín.
Posteriormente se procedió a guardarlo en un envase estéril preparado con
antelación, el cual fue rotulado. Luego se procedió a colocarla en un cooler,
siguiendo lo que indica el protocolo de la Autoridad Nacional del Agua (ANA) según
el RJ No 010-2016, que conservará la muestra hasta ser llevada al laboratorio. El
equipo generador de micro-nanoburbujas que se usó en la investigación está
patentado por el Dr. Ing. Jhonny Wilfredo Valverde Flores, el cual fue facilitado para
su uso y realización del análisis de las muestras.
Etapa 03. Tratamiento con micro-nanoburbujas de aire
Para el análisis del agua contaminada por carga orgánica, se procedió a utilizar una
máquina que consta de un recipiente de entrada compuesto de un generador de
micro-nanoburbujas de aire y un punto de salida para la recepción de la muestra
tratada.
Posteriormente se procedió a realizar los tratamientos en 3 tiempos diferente, de
esta manera pudimos observar cómo se ha comportado las micro-nanoburbujas de
aire. La primera será en 30min, la segunda en 60 min, y la tercera en 90min. (ver
Fig. 5)
SISTEMA DE
MNBs
M1
Tratamiento con MNBs 01
T 30
min.
T 60
min.
T 90
min.
M2
Tratamiento con MNBs 02
T 30
min.
T 60
min.
T 90
min.
M3
Tratamiento con MNBs 03
T 30
min.
T 60
min.
T 90
min.
Figura 3. Diagrama de tratamiento de agua contaminada por materia orgánica
mediante aplicación de micro-nanoburbujas.
Fuente: Elaboración Propia, 2022.
41
Etapa 04. Análisis final de la muestra
Posteriormente se llevaron las muestras al laboratorio y fueron analizadas. De esta
manera se compararon con el análisis inicial previamente realizado, y se hallaron
los porcentajes de reducción de las características que fueron analizadas.
Métodos de Análisis de Datos
Para el análisis de los resultados obtenidos se utilizó el programa de análisis
estadístico IBM SPSS Statistics 26 y Microsoft Excel.
Para la contrastación de hipótesis se desarrolló la prueba de normalidad mediante
el software SPSS, con esto se pudo determinar si los datos correspondientes a los
parámetros de la variable tenían una distribución normal. De los resultados de
significancia obtenidos se pudo definir si estos datos son o no paramétricos.
Para la prueba de la hipótesis general, se utilizaron estadísticas, correlaciones y
pruebas de muestras emparejadas mediante SPSS. Se compararon los resultados
finales con los iniciales y a través de los resultados de significancia poder aceptar
o rechazar de la hipótesis nula.
Aspectos Éticos
En la presente investigación se trabajó con información veraz, con un porcentaje
de similitud del 17 % verificado mediante programa Turniting, La presente
investigación fue realizada en base a fuentes confiables, en base a la RCU N° 2002018/UCV y la Resolución del Vicerrectorado de Investigación N°110-2022-VI-UCV
en el cual describe la forma adecuada para realizar la investigación
correspondiente. Asimismo, se ha citado cada información en las referencias
bibliográficas citando de acorde al estándar ISO 690.
42
IV.
Resultados
Los resultados se obtuvieron desarrollando las etapas mencionadas anteriormente.
Etapa 1. Recolección de la muestra.
Teniendo las coordenadas y la referencia del lugar de la toma de muestra, se
procedió a tomar 45 litros de agua del río Lurín y se trasladaron al laboratorio.
Figura 4. Cuerpo de agua Rio Lurín
Fuente: Elaboración propia,2022.
43
La toma de la muestra se realizó en dos puntos del río. El primero, se realizó a
150 metros del lugar de descarga del PTAR Julio C Tello hacia abajo y la otra se
tomó a 150 metros aguas arriba, luego se homogenizaron las muestras para tener
una muestra significativa. Se tomó 5 litros para las muestras iniciales.
Figura 5. Toma de muestra inicial
Fuente: Elaboración propia,2022
Figura 6. Afluente río Lurín
Fuente: Elaboración propia,2022
44
Etapa 2. Análisis inicial de las características de la muestra inicial
obtenida (Cadena de custodia)
Una vez obtenido la muestra, se realizó la medición de los parámetros con la
acción de un multi – parámetro de la marca HANA modelo HI9829, en la cual se
evaluó las características físicas, y de carga orgánica.
En las tablas 3 y 4 se muestran los resultados iniciales sin el tratamiento con el
sistema de micro-nanoburbujas.
Tabla 3. Resultados de parámetros físico-químicos iniciales
PARÁMETROS
UNIDADES
pH
MUESTRAS INICIALES
pH
8.50
NFU
>1000
µS/cm
3287
oC
21.71
Oxígeno Disuelto
mg/L
3.02
Presión Atmosférica
atm
0.99
ppm
1185
Turbidez
Conductividad
Temperatura
Solidos
suspendidos
totales
Fuente: Elaboración propia, 2022.
Como se puede apreciar en la tabla 2 los valores iniciales exceden los LMP con un
pH de 8.50. En cuanto a la conductividad eléctrica se tiene un valor de 3287µS/cm
y la Turbidez con una concentración de >1000 NFU. Finalmente se encontró una
temperatura de 21.71 oC y de Oxígeno Disuelto se observa una concentración de
3.02 mg/L a una Presión Atmosférica de 0.99 atmósferas. Cabe resaltar que estas
mediciones se realizaron a un Volumen de 200 ml.
45
Tabla 4. Resultados de carga orgánica iniciales
Parámetros
UNIDADES
MUESTRAS INICIALES
DQO
mg/L
296.33
DBO5
mg/L
4.93
Fuente: Elaboración propia, 2022
Como se puede apreciar en la tabla 3 los valores iniciales, la cual no ha sido tratada
con el sistema de micro-nanoburbujas nos resultó un DQO con una concentración
de 296.33 mg/L y de DBO con una concentración de 4.93 mg/L.
Figura 7. Análisis de parámetros físicos con multiparámetro
Fuente: Elaboración propia, 2022
46
Etapa 3. Tratamiento con el equipo generador de nano burbujas de aire
Luego de obtener las características iniciales se realizó el tratamiento de las
muestras contaminadas con el sistema de micro-nanoburbujas. Los pasos fueron:
1. Se lavó el equipo generador de micro-nanoburbujas mediante la colocación
de agua limpia y puesta en marcha de la electrobomba para dirigir el agua a
través de todo el sistema.
2. Se retiró el agua por la válvula de salida y se hizo el secado respectivo en
las celdas.
3. Se colocó la muestra de agua a tratar en la celda de ingreso (para esto el
agua fue previamente filtrada para evitar atascamientos en las tuberías del
equipo generador de micro-nanoburbujas.
4. Puesta en marcha del equipo generador de nano burbujas:
a) Sellado de tapas de celdas
b) Encendido del variador de velocidad
c) Encendido Apertura de válvula de salida de agua a tratar
d) Encendido de la compresora
Figura 8. Adición de muestra para el tratamiento
Fuente: Elaboración propia, 2022
47
El equipo fue programado para que el motor trabaje a 25 RPM y haga circular el
agua a través del sistema. El caudal registrado fue de 1.08 L/s, la frecuencia
programada fue de 42.40Hz, con una presión fue de 60 PSI. Este procedimiento se
aplicó para las 3 muestras en 3 tiempos diferentes (30,60 y 90 minutos), por el cual
obtuvimos 9 muestras tratadas.
Figura 9.Muestra obtenida
Fuente: Elaboración propia, 2022
Las muestras resultantes del tratamiento con el equipo de nanoburbujas fueron
extraídas desde la primera válvula ubicada en la parte inferior y fueron
almacenadas en recipientes de 250 ml. color blanco lechoso. Para los primeros
resultados se midió el pH con un potenciómetro “pH7011 - Waterproof Pen Tester
pH-mV-Temp”, esto con el objetivo de comprobar si existe alguna variación antes
de usar el multiparámetro HANNA, el cual es un equipo muy delicado debido a sus
sensores. Obteniendo así variaciones entre las primeras muestras tratadas y la
muestra custodia.
48
Figura 10. Recepción y medición de muestra tratada
Fuente: Elaboración propia, 2022
Figura 11. Muestras obtenidas después del tratamiento
Fuente: Elaboración propia, 2022
49
Etapa 4. Determinación de las propiedades de las micro-nanoburbujas (MNBs)
Diámetro y cantidad por gota de muestra
La medición del tamaño de las micro-nanoburbujas del agua tratada se realizó de
la siguiente manera:
-
Preparación de muestra mediante la colocación de una gota de agua tratada
en un portaobjetos.
-
Aplicación de una gota de colorante ´cristal violeta´-coloración GRAM para
facilitar la búsqueda de las micro-nanoburbujas.
-
Colocación de cubreobjetos de manera lateral (barrido) para que coja
ambas gotas y luego se dejó caer de lado para que no pueda ingresar aire
del ambiente.
-
Se utilizó un microscopio marca BOECO serie BM-120 que constaba de 3
objetivos. La medición se realizó primeramente probando desde el objetivo
de 5X o 10X para encontrar la muestra, luego se procedió a la búsqueda de
las micro-nanoburbujas con el objetivo de 40X, ya que con el objetivo de
100X no fue posible encontrarlas por alguna causa antrópica o del mismo
equipo.
Todos los resultados fueron proyectados en una computadora a través de una
cámara digital diseñada para ingresar en uno de sus tubos oculares mediante el
Software SX View-Digital Cam. En donde el promedio de la micro-nanoburbujas es
de 1.25µ se presenta a continuación imágenes obtenidas del Software SX ViewDigital Cam
50
Imágenes obtenidas de las mediciones realizadas por el microscopio
Figura 12. Tamaño de las MNBs – M1T30 min.
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 12 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
1 del tiempo 30 minutos los diámetros son de 1.000µm,1.020µm,1.217µm y
1.400µm.
Figura 13. Tamaño de las MNBs – M1-60 min.
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 13 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la
muestra 1 del tiempo 60 minutos los diámetros son de 1.071µm,1.020µm,1.28µm
y 1.079µm,1.709µm,1.342µm y 1.442µm.
51
Figura 14. Tamaño de las MNBs M1T90 min.
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 14 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
1 del tiempo 90 minutos los diámetros son de 1.200µm,1.020µm,1.265µm,1.217µm
y 1.400µm,1.414µm y 1.342µm.
Figura 15. Tamaño de MNBs – M2T30 min.
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 15 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
2 del tiempo 30 minutos los diámetros son de 1.342µm,1.400µm,1.456µm,1.414µm
y 1.612µm y1.649µm.
52
Figura 16. Tamaño de las MNBs – M2T2
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 16 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
1 del tiempo 90 minutos los diámetros son de 1.100µm,1.200µm,1.217µm,1.217µm
y 1.400µm.
Figura 17. Tamaño de MNBs - .M2T3
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 17 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
2 del tiempo 90 minutos los diámetros son de 1.037µm,1.245µm,1.112µm,1.452µm
,1.507µm y 1.660µm.
53
Figura 18. Tamaño de las MNBs – M3T1
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022.
Se aprecia en la figura 18 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
3 del tiempo 30 minutos los diámetros son de 1.071µm,1.220µm,1.033µm,1.405µm
,1.507µm y 1.973µm.
Figura 19. Tamaño de las MNBs – M3T2
Fuente: SX View-Digital Cam,2022
Se aprecia en la figura 19 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
3 del tiempo 60 minutos los diámetros son de 1.037µm,1.245µm,1.112µm,1.452µm
,1.507µm y 1.660µm.
54
Figura 20. Tamaño de MNBs – M3T3
Fuente: SX View-Digital Cam, 2022
Se aprecia en la figura 20 que el tamaño de las mico-nanoburbujas para la muestra
3 del tiempo 90 minutos los diámetros son de 1.037µm,1.057µm,1.312µm,1.459µm
,1.590µm y 1.708µm.
Tabla 5. Resultados de la cantidad de micro-nanoburbujas presentes por área
CANTIDAD DE MICRO-NANOBURBUJAS POR ÁREA
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
7
13
21
12
19
22
17
18
21
Fuente: Elaboración propia, 2022
55
CANTIDAD DE MNBS
25
20
15
21
10
13
5
19
22
17
18
M3T1
M3T2
21
12
7
0
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T3
MUESTRAS
Figura 21: Cantidad micro-nanoburbujas presentes por gota de muestra.
Fuente: Elaboración, propia 2022
En las muestras M1T3, M2T3 y M3T3 se puede apreciar una mayor cantidad de
MNBs por área y como se puede ver en la tabla 5 y la figura del gráfico 21. Teniendo
como base que las muestras M1T3, M2T3 y M3T3 son del tiempo de 90 minutos de
sus respectivas repeticiones, se puede afirmar que la predisposición de las micronanoburbujas es de carácter creciente en cuanto al tiempo.
1.6
1.4
1.2
μm
1
0.8
0.6
1.15
1.31
1.24
M1T2
M1T3
1.45
1.38
1.09
1.25
1.12
1.23
0.4
0.2
0
M1T1
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
MUESTRAS
Figura 22. Resultados del Diámetro promedio de MT1, MT2 y MT3 de las micronanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración propia,2022.
56
Tabla 6. Diámetro promedio de las micro-nanoburbujas
DIÁMETRO DE LAS MNBs (μm)
M1T3 M2T1 M2T2 M2T3 M3T1
1,20
1,44
1,22
1,66
1,07
1,20
1,40
1,00
1,31
1,22
1,00
1,40
1,00
1,38
1,97
1,40
1,40
1,00
1,45
1,51
1,20
1,34
1,02
1,91
1,22
1,00
1,40
1,40
1,04
1,22
1,22
1,41
1,22
1,48
1,07
1,10
1,65
1,20
1,81
1,03
1,40
1,61
1,00
1,26
1,00
1,00
1,46
1,00
1,04
1,07
1,40
1,46
1,00
1,51
1,58
1,20
1,40
1,00
1,46
1,13
1,40
1,00
1,36
1,03
1,02
1,20
1,57
1,02
1,53
1,20
1,11
1,34
1,41
1,02
1,38
1,41
1,22
1,20
1,38
1,34
1,27
1,00
1,31
1,20
1,00
1,31
1,22
1,25
1,41
1,25
1,25
M1T1
1,40
1,02
1,40
1,02
1,00
1,22
1,02
M1T2
1,28
1,27
1,44
1,41
1,02
1,27
1,08
1,71
1,40
1,28
1,28
1,34
1,28
TOTAL (μm)
8,08
17,06
25,99
17,37
20,67
30,46
PROMEDIO (μm)
1,15
1,31
1,24
1,45
1,09
1,38
M3T2
1,20
1,20
1,00
1,02
1,40
1,00
1,14
1,14
1,28
1,02
1,00
1,02
1,20
1,02
1,00
1,28
1,00
1,28
M3T3
1,31
1,11
1,59
1,06
1,30
1,48
1,20
1,20
1,20
1,26
1,20
1,04
1,04
1,06
1,04
1,45
1,22
1,31
1,04
1,04
1,71
21,23
20,19
25,85
1,25
1,12
1,23
Fuente: Elaboración propia, 2022.
En la figura 22 y la tabla 6, se observan los resultados obtenidos del diámetro
promedio de las micro-nanoburbujas de aire en donde se tiene que el diámetro de
M1T1 es de 1.15µm, de M1T2 es de 1.31 µm, y de M1T3 µm es de 1.24 µm, así
mismo se aprecia que los diámetros promedios de M2T1 se obtuvo un diámetro de
1.45µm, luego se obtuvo en M2T2 un diámetro promedio de 1.09 µm, luego en
M2T3 las micro-nanoburbujas tenían un diámetro de 1.38 µm , también se registró
en M3T1 se tiene un diámetro de 1.25µm, después se calculó el diámetro promedio
de M 3T2 1.12 µm ,por último se calculó el diámetro de M3T3 el cual tuvo un
diámetro de 1.23 µm, los diámetros más pequeños se tienen en M1T1, M2T2 y en
M 3T2 , teniendo como base lo anterior y según la literatura entre más pequeña las
micro-nanoburbujas la presión interna es mayor y la velocidad de ascenso es
menor , ello contribuye al tratamiento de agua, residual , aguas residuales de
minería entre otras.
-
Presión Interna de las micro-nanoburbujas
𝑃𝐿 = 𝑃𝐼 +
4𝜎
ⅆ𝑏
…………… (3)
Datos:
PL=?
𝜎 = 0.0728N/m
P = X atm
d= Diámetro de la MNBs (1.25x10-6m)
Luego se procede a calcular la presión del líquido mediante la multiplicación de
(p*g*h) para aplicar en la primera fórmula:
PL: presión del líquido.
PL = p*g*h
…………… (4)
PL =(985.4kg/m3) *(9.8m/s2) *(0.10m)
PL = 965.62kg/ms2
PL =965.62Pa
PL =0.95atm
Entonces remplazamos en la primera fórmula:
𝑃𝐼 = 𝑃𝐿 +
4𝜎
ⅆ𝑏
𝑁
4 ∗ 0.0728 𝑚
𝑃𝐼 = 0.95𝑎𝑡𝑚 +
1.25x10−6 𝑚
𝑃𝐼 = 0.95𝑎𝑡𝑚 + 232960N/𝑚2
𝑃𝐼 = 0.95𝑎𝑡𝑚 +2.30
𝑃𝐼 = 3.25𝑎𝑡𝑚
58
-
Velocidad de ascenso de las micro-nanoburbujas:
𝑝𝑔 ⅆ2
𝑉=
18𝑢
…………… (5)
Datos
p=985.4
g= 9.8m/s2
d=1.25x10-6
µ=1.002x10-3m/s2
𝑘𝑔
𝑉=
𝑚
985.4 2 ∗9.8 2 (1.25𝑥10−6 )2
𝑚
𝑠
𝑚
𝑠
18(1.003∗10−3 2 )
𝑉 = 8.35 ∗ 10−7
=
𝑚
𝑠
Con el resultado obtenido la micro-nanoburbujas se puede concluir que tienen una
presión interna de 3.25 atm y una velocidad de ascenso de 8.35*10-7m/s por hora,
esto se ve reflejado como la causa principal de porqué la microburbuja asciende
lentamente a la superficie, siendo a su vez esto positivo para el tratamiento.
59
Etapa 5. Análisis de las muestras tratadas
Para la determinación de los parámetros físicos se utilizó el equipo multiparámetro
HANA modelo HI9829. Para la determinación del DQO se realizó usando:
Solución de digestión 0.21 N
Preparación:
•
10.216 g. de K2Cr2O7 (dicromato de potasio)
•
H2O (aforar 1L)
•
167 ml. de H2SO4 (ácido sulfúrico)
•
33.33 g. de HgSO4 (sulfato de mercurio)
Tiempo de reposo: 2 horas
Reactivo con H2SO4
Preparación:
•
1 L de H2SO4 (ácido sulfúrico)
•
10.12 g. de AgSO4 (sulfato de plata)
Tiempo de reposo: 1-2 días
Figura 23. Solución de digestión (izquierda) y reactivo con ácido sulfúrico (derecha)
Fuente: Elaboración propia, 2022.
60
Se acondicionaron las muestras en tubos de ensayo con tapa giratoria y jebe
interior, se enumeraron y colocaron en una gradilla.
Figura 24. Acondicionamiento de cantidades de muestra en tubos de ensayo
sellados.
Fuente: Elaboración propia, 2022.
Se procedió con la adición de la solución de digestión y el reactivo, para luego ser
selladas y se agitó para que las muestras homogenicen.
Figura 25. Aplicación de reactivos a las muestras.
Fuente: Elaboración propia, 2022.
61
Se agregó 100ml de glicerina en un vaso de precipitación y se hizo hervir a una
temperatura de 145°C. Posteriormente se colocaron las muestras previamente
preparadas; debido a el espacio reducido del vaso se hizo en 2 tandas.
Figura 26. Revisión de temperatura de glicerina y calentamiento de las muestras
preparadas.
Fuente: Elaboración propia, 2022.
Las muestras se mantuvieron en el horno en el intervalo de tiempo de 30 minutos.
Luego fueron retiradas para su enfriamiento. Se limpió con papel toalla por la parte
exterior y se fueron colocando en una gradilla con las tapas semiabiertas.
Figura 27. Proceso de enfriamiento de las muestras
Fuente: Elaboración propia, 2022.
62
A continuación, se realizó el proceso de espectrofotometría.
Primero se colocó una celda con agua desionizada para mantener calibrado el
equipo mientras se realiza la actividad.
Las mediciones se realizaron considerando que no haya ruido ni vibración presente.
Figura 28. Proceso de calibración del espectrofotómetro y toma de datos
Fuente: Elaboración propia, 2022.
Los resultados fueron:
Tabla 7. Concentraciones resultantes mediante el proceso de
espectrofotometría
Muestra
inicial
MUESTRA 1
MUESTRA 2
MUESTRA 3
ABSORBANCIA
CONCENTRACION
(mg/L)
MI
0.47720
218.33
M01-30
0.44220
203.75
M01-60
0.37190
174.46
M01-90
0.46700
214.08
M02-30
0.47750
218.46
M02-60
0.66470
296.46
M02-90
0.27550
134.29
M03-30
0.38580
180.25
M03-60
0.44330
204.21
M03-90
0.43680
201.50
Fuente: Elaboración propia, 2022
63
Los resultados para las muestras después del tratamiento fueron:
Tabla 8. Parámetros físico-químicos de las muestras después del tratamiento con
MNBs
M1
Parámetros
Unidades
M2
M3
Rep.
Rep.
Rep.
Rep.
Rep.
Rep.
Rep.
Rep. Rep.
1-30´
1-60´ 1-90´
1-30´
1-60´
1-90´
1-30´
1-60´ 1-90´
8.05
pH
pH
8.08
8.10
8.23
8.17
8.10
8.17
8.12
8.12
Turbidez
NFU
>1000 1400 1000
332
183
153
1000
998
120
µS/cm
2344
2006 1193
2161
1969
1261
2394
2435 2308
o
C
21.44
21.42 21.39 21.39 21.35 21.16 21.07
21.01 21.01
Oxígeno Disuelto
ppm
3.07
3.12
4.01
3.79
3.87
4.21
3.64
3.71
4.03
Presión Atmosférica
atm
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
0.99
ppm
1170
1148 1000
630
535
485
1158
1156 1154
ml
180
185
185
185
200
195
200
Conductividad
Eléctrica
Temperatura
Solidos Suspendidos
Totales
Volumen
200
200
Fuente: Elaboración propia, 2022
Observando la tabla No8 se aprecia los resultados que se obtuvieron, luego de
realizar el tratamiento con micro-nanoburbujas, en donde se evidencia que en M1,
M2 y M3 en el minuto 90 generalmente se encuentran mejores resultados
significativos a comparación de los tiempos 30 y 60, concluyendo que entre más
tiempo las nanoburbujas actúen dentro de un cuerpo acuoso este tendrá mayor
reducción en los parámetros físicos.
64
Tabla 9. Resultados de Carga orgánica después del tratamiento con micronanoburbujas de aire.
M1
Parámetros
Unidades
1-30´
DQO
mg/L
203.75
DBO5
mg/L
2.88
1-60´
M2
1-90´
1-30´
1-60´
M3
1-90´
174.46 214.08 218.46 233.46 134.29
2.93
3.89
3.33
3.84
3.73
1-30´
1-60´
1-90´
204.1
180.25
204.1
3.25
2.82
3.73
Fuente: Elaboración propia, 2022
En la tabla anterior (tabla 9) se puede evidenciar una notable reducción después
de ser tratado con el sistema de micro-nanoburbujas, se puede también evidenciar
que en M1. M2 y M3 la carga orgánica (DQO yDBO5) hubo una mayor reducción
significativa en el minuto 90.
A continuación, se presentan los las figuras obtenidas mediante el ingreso de datos
a software M. Excel, de los parámetros analizados con respecto al tiempo de
tratamiento.
pH
pH
8.60
8.50
8.50
unidad de pH
8.40
8.30
8.23
8.17
8.20
8.17
8.10
8.1
8.12
8.12
8.08
8.00
8.1
8.05
7.90
7.80
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
8.50
8.08
8.05
8.1
M2
8.50
8.23
8.17
8.1
M3
8.50
8.17
8.12
8.12
Tiempo
Figura 29. Resultados de pH de R1, R2 y R3 en diferentes tiempos
de tratamiento con micro- nanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración propia ,2022
65
Como se puede apreciar en la figura 29, los resultados del pH de una muestra inicial
de 8.50 con respecto al tiempo el pH de la repetición(R1) de la muestra (MT1), se
evidencia que ha variado en el tiempo donde se aprecia una reducción del pH en el
minuto 90 con respecto a los tiempos 30y 60. Del mismo modo en la repetición (R2)
de la muestra (MT2) se evidencia que el pH ha reducido en el minuto 90, y
posteriormente en la muestra (MT3) de la repetición (R3), en el minuto 90 el pH ha
reducido considerablemente con respecto a los demás tiempos de tratamiento, con
base en ello podemos decir que el pH está relacionado al tiempo en donde si se
aplica el sistema de MNBs por más tiempo el pH disminuye.
Temperatura
Temperatura
21.80
21.71
Temperatura (°C)
21.60
21.44
21.40
21.42
21.39
21.39
21.35
21.20
21.00
21.01
21.07
21.01
20.80
20.60
21.16
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
21.71
21.44
21.42
21.39
M2
21.71
21.39
21.35
21.16
M3
21.71
21.07
21.01
21.01
Tiempo
Figura 30. Resultados de la Temperatura en la MT1, MT2 yMT3 a diferentes
tiempos de tratamiento con micro-nanoburbujas.
Fuente: Elaboración propia,2022
Se puede apreciar en la Figura 30 que la temperatura ha cambiado durante el
tiempo, donde se registró que en el minuto 90 de la muestra (MT1) la temperatura
llego a 21.39 oC y en la muestra MT2 de la repetición (R2) se obtuvo una
temperatura de 21.16 oC y en MT3 de a repetición (R3) se obtuvo una temperatura
de 21 oC, en base de lo anterior dicho la temperatura está relacionada al tiempo en
donde mayor sea el tiempo de tratamiento la temperatura tiene una inclinación a
reducir.
66
Turbidez
Turbidez (NFU)
1800
1700
1600
1400
1400
1200
1200
1000
1000
998
1000
800
600
332
400
182
200
0
153
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
1700
1400
1200
1000
M2
1700
332
182
153
M3
1700
1000
998
120
120
Figura 31. Resultados obtenidos de la Turbidez en las muestras MT1, MT2
y MT3 a diferentes tiempos de tratamiento con micro-nanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración propia, 2022
Se contempla en la figura 31 que después del tratamiento de la muestra MT1 de la
repetición (R1) la concentración de la turbidez se redujo en el minuto 90 de >1000
FNU a 1000 FNU ;en MT2 se puede observar que después del tratamiento con
micro-nanoburbujas se obtuvo una reducción de la turbidez >1000 FNU a 153 FNU
en el minuto 90, posteriormente se pudo observar después del tratamiento de la
muestra MT3 una reducción de la turbidez >1000 a 120NFU,con respecto a los
demás tiempos de 30 y 60 en donde se observa una reducción considerable de
>1000 NFU a 1400NFU, y de >1000 NFU a 153 NFU; teniendo ello como base la
turbidez está estrechamente relacionada al tiempo, es decir si se aplica las micronanoburbujas en un tiempo mayor se podrá obtener mejores resultados, ello es
basado que en el grafico 29 donde la turbidez tiende a reducir entre más tiempo se
aplique el tratamiento con micro-nanoburbujas.
67
Conductividad Eléctrica
A continuación se presenta los resultados obtenidos después del tratamiento con
micro-nanoburujas de aire, donde la conductividad eléctrica a cambiado a través
del tiempo.
3500
C.E.
3287
3000
2344
C.E.. (µS/cm)
2500
2394
2435
2308
2006
2000
2161
1193
1969
1500
1000
1261
500
0
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
3287
2344
2006
1193
M2
3287
2161
1969
1261
M3
3287
2394
2435
2308
Figura 32. Resultados obtenidos de la Conductividad Eléctrica a diferentes
tiempos de las muestras MT1, MT2 y MT3 con micro-nanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración propia, 2022.
Se contempla en la figura 32 que después de tratamiento con micro-nanoburbujas
a diferentes tiempos, que en la muestra MT1 de la repetición (R1) que la
conductividad eléctrica se redujo significativamente de 3287 µS/cm a 1193 µS/cm
en el minuto 90, del mismo modo se contempla que en la repetición R2 de la MT2
después del tratamiento, la concentración de la conductividad eléctrica de una
concentración inicial de 3287 µS/cm a 1261µS/cm, posteriormente se observa que
en la muestra MT3 de la concentración de la conductividad eléctrica de una
muestra inicial de 3287 µS/cm a 2308 µS/cm, de ello concluimos que si se sigue
aplicando el sistema de micro-nanoburbujas por más tiempo la conductividad
eléctrica seguirá reduciendo, esto es basado al grafico 30 donde el parámetro
analizado tiene una predisposición a reducir en el tiempo.
68
Sólidos Suspendidos Totales
SST
1400
1156
1158
1200
1185
1154
1170
SST (ppm)
1000
1000
1148
800
630
535
600
485
400
200
0
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
1185
1170
1148
1000
M2
1185
630
535
485
M3
1185
1158
1156
1154
Tiempo
Figura 33. Resultados obtenidos de TSS a diferentes tiempos de las muestras
MT1, MT2 y MT3 con micro-nanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración propia, 2022.
Se contempla en la figura 33 que después del tratamiento con micro-nanoburbujas
de aire la concentración de solidos suspendidos totales ha disminuido de 1185 ppm
a 1000ppm en el minuto 90 en MT1 de la repetición( R1),a comparación del minuto
30 en la cual se registra , una disminución de 1185ppm a 1170ppm
correspondientemente, del mismo modo se aprecia que en MT2 donde se obtuvo
mejor resultados, a diferencia de los dos primeros tiempos es el minuto 90 en donde
la concentración de solidos totales ha disminuido de 1185ppm a 485ppm , así
mismo en MT3 se visualiza en el grafico que luego de ser tratada el agua con micronanoburbujas en la repetición (R3) del minuto 90 se registra una disminución de los
sólidos suspendidos totales de 1185ppm a 1154ppm en donde entre más tiempo
se emplea para tratamiento los sólidos disueltos totales tiende a disminuir.
69
Oxígeno Disuelto
A continuación, se presenta los resultados obtenidos después del tratamiento con
micro-nanoburbujas. A diferentes tiempos donde el oxígeno disuelto ha presentado
cambios
O.D.
5.00
4.21
3.79
4.00
3.87
O.D.(mg/L)
3.64
3.71
3.02
3.00
4.01
4.03
3.12
3.07
2.00
1.00
-
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
3.02
3.07
3.12
4.01
M2
3.02
3.79
3.87
4.21
M3
3.02
3.64
3.71
4.03
tiempo
Figura 34. Resultados de Oxígeno Disuelto a diferentes tiempos de MT1, MT2 y
MT3 con micro-nanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración propia, 2022
En la figura 34 se contempla que después del tratamiento con micro-nanoburbujas a
diferentes tiempos el oxígeno disuelto en la muestra (MT1) en el minuto 90 aumentó
de 3.02 ppm a 4.01 ppm, del mismo modo en la muestra (MT2) se aprecia que
después del tratamiento a diferentes tiempos en el minuto 90 de la repetición (R2) el
oxígeno volvió a incrementar de 3.02 ppm a 4.21 ppm, luego se apreció un
incremento en MT3 en el minuto 90 en donde el oxígeno disuelto paso de 3.02 ppm
a 4.03ppm, si se aplica el sistema de micro-nanoburbujas a más tiempo el oxígeno
disuelto tiende a incrementar siendo positivo para el tratamiento.
70
DQO (mg/L)
A continuación, se presenta el cambio que sufrido el DQO a través del tiempo,
mediante la aplicación de micro-nanoburbujas de aire.
DQO (mg/L)
DQO
320.00
300.00
280.00
260.00
240.00
220.00
200.00
180.00
160.00
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
296.33
218.46
204.1
233.46
180.25
174.46
203.75
214.08
204.1
134.29
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
296.33
203.75
174.46
214.08
M2
296.33
218.46
233.46
134.29
M3
296.33
204.1
180.25
204.1
Tiempo
Figura 35. Resultados de DQO a diferentes tiempos de las muestras MT1, MT2 y MT3
con micro-nanoburbujas de aire.
Fuente: Elaboración proPia.2022.
Se contempla que después del tratamiento con micro-nanoburbujas a diferentes
tiempos en la figura 35, en el cual en el minuto 60 registra una mayor reducción del
parámetro DQO en la muestra MT1 donde se comenzó en el grupo de control con
296.33 mg/L a 174.46 mg/L a diferencia del tiempo 30 donde se registra una
reducción de DQO de 296. 33 mg/L a 203.75 mg/L y en el tiempo 90 una reducción
de 214,08 en la muestra MT2 se contempla que el DQO después del tratamiento
en el minuto 90 se obtuvo una mayor reducción de 296.33 mg/L a 134.29 mg/L a
comparación del minuto 30 en donde de 296.33 mg a 218.46 y del minuto 60 de
296.33 a 233.46, del mismo modo en MT3 se observa una reducción de 296.33mg/L
a 180.25mg/L a diferencia de los dos tiempos de 30y 90 donde se obtuvo la misma
reducción de 296.33 mg/L a 204.10 mg/L.
71
Parámetro DBO5
A continuación, se presenta los resultados obtenidos después del tratamiento con
el sistema de micro-nanoburbujas a diferentes tiempos.
DBO5
6.00
4.93
DBO5 (mg/L)
5.00
3.89
3.84
4.00
3.33
3.25
3.73
2.82
3.00
2.93
2.88
2.00
3.73
1.00
0.00
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
M1
4.93
2.88
2.93
3.89
M2
4.93
3.33
3.84
3.73
M3
4.93
3.25
2.82
3.73
Tiempo
Figura 36. Resultados de DBO5 a diferentes tiempos con micro-nanoburbujas de
aire de MT1, MT2y MT3.
Fuente: Elaboración propia,2022
Después del tratamiento con micro-nanoburbujas de aire a diferentes tiempos en la
figura 36 se aprecia que en el minuto 30 la demanda química de oxígeno
en la
muestra MT1 se aprecia una reducción de 4.93mg/L a 2.88 mg/L d a diferencia de
los demás tiempos de 60 y 90 viéndose una reducción de 2.93mg/L y 3.89 mg/L y
3.84, del mismo modo se aprecia en MT2 después del tratamiento a diferentes
tiempos se aprecia que la DBO5 hay una reducción en el minuto 30 de 4.93mg/L a
3.33mg/L, luego en la muestra MT3 se aprecia igualmente que en el tiempo 60 se
aprecia una reducción significativa de 4.93mg/L a 2.82 mg/L a comparación de los
demás tiempos 30 y 90 donde se registra una disminución del parámetro DBO5 de
3.25 mg/L y 3.73mg/L correspondientemente.
72
A continuación, se presenta el porcentaje de remoción de los parámetros de
demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), demanda química de oxígeno (DQO),
conductividad eléctrica (C.E), turbidez (NFU) y sólidos disueltos totales (TDS)
mediante la fórmula:
……………Ecuación (6)
Donde:
%Re= porcentaje de remoción
Ci= concentración inicial
Cf= concentración finan
Tabla 10. Porcentaje de remoción de DBO5
MUESTRAS
GRUPO CONTROL
MUSTRAS. T/ TIEMPO
% REMOCIÓN
DBO5 mg/L
MT1 (30,60,90 min)
M1T1
2.88
42%
M1T2
2.93
41%
M1T3
3.89
21%
M2T1
33.33
32%
M2T2
3.84
22%
M2T3
3.73
24%
M3T1
3.25
34%
M3T2
2.82
43%
M3T3
3.73
24%
MT2(30,60,90)
4.93mg/L
MT3(30,60,90)
Fuente: Elaboración propia,2022
73
% de Reducción DBO5
6.00
5.00
4.93
22%
21%
4.00
42%
41%
32%
3.84
3.89
3.33
3.00
2.88
24%
24%
34%
43%
3.73
3.25
2.93
3.73
2.83
2.00
1.00
0.00
Gc
Series2
Series1
4.93
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
42%
41%
21%
32%
22%
24%
34%
43%
24%
2.88
2.93
3.89
3.33
3.84
3.73
3.25
2.83
3.73
Figura 37. Porcentaje de remoción de DBO5 en las diferentes muestras con
micro-nanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3.
Fuente: Elaboración propia,2022
Como se puede apreciar en la tabla 10 y la figura 37 se contempla una mayor
remoción en la muestra M3T2 en el minuto 60 con un porcentaje de reducción de
43% de una muestra inicial de 4.93mg/L a 2.83mg/L, también se observa que en el
minuto 30 de la muestra M1T1 se aprecia una reducción del 42% de una muestra
inicial de 4.93 mg/L a 2.88 mg/L y en la muestra M1T2 se observa una reducción
del 41% de una muestra inicial de 4.93 mg/L a 2.93mg/L, del mismo modo en el
minuto 30 de la muestra M3T3 se contempla una reducción del 34% de una muestra
inicia de 4.93mg/L a 3.25mg/L. En los tiempos mencionados anteriormente es en
donde se contempla mejores resultados en los porcentajes de reducción para DBO5
siendo en M3T2 donde se contempla mayor reducción.
74
Tabla 11. Porcentaje de remoción de DQO
MUESTRAS
MUSTRAS. T/ TIEMPO
GRUPO CONTROL
% REMOCIÓN
DQO mg/L
MT1 (30,60,90 min)
M1T1
203.75
31%
M2T2
174.46
41%
M3T3
214.08
28%
M2T1
218.46
26%
M2T2
233.46
21%
M2T3
134.29
55%
M3T1
204.1
31%
M3T2
180.25
39%
M3T3
204.1
31%
MT2(30,60,90)
296.33mg/L
MT3(30,60,90)
Fuente: Elaboración propia,2022
75
% de Reducción DQOmg/L
350.00
300.00
296.33
250.00
233.46
214.08
203.75
200.00
218.46
204.1
204.1
180.25
174.46
134.29
150.00
100.00
50.00
31%
41%
28%
26%
21%
55%
31%
39%
31%
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
0.00
Gc
M1T1
Figura 38. Porcentaje de remoción de DQO en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3.
Fuente: Elaboración propia,2022
Se contempla tanto en la tabla 11 como en la figura 38 en la cual se calculó a todas
las repeticiones de cada muestra el porcentaje de remoción, donde se registra que
en el minuto 90 de la muestra M2T3 se registra el mayor porcentaje de reducción
con un 55% de una muestra inicial de 296.33mg/L a 134.29mg/L. Según la línea de
tendencia el DQO tienden a reducir su porcentaje según el tiempo de tratamiento
con el sistema de micro-nanoburbujas.
76
Tabla 12. Porcentaje de remoción de conductividad eléctrica.
MUESTRAS
MUSTRAS. T/ TIEMPO
GRUPO CONTROL
C.E µS/cm
% REMOCIÓN
M1T1
2344
29%
M2T2
2006
39%
M3T3
1193
64%
M2T1
2161
34%
M2T2
1969
40%
M3T3
1261
62%
M3T1
2394
27%
M3T2
2435
26%
M3T3
2308
30%
MT1 (30,60,90 min)
MT2(30,60,90)
3287µS/cm
MT3(30,60,90)
Fuente: Elaboración propia,2022
77
% de Reducción C.E µS/cm
3500
3287
3000
2344
2500
2394
2435
2308
2161
2006
1969
2000
1500
1261
1193
1000
500
29%
39%
64%
34%
40%
62%
27%
26%
30%
0
Gc
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
30min
60min
90min
30min
60min
90min
Figura 39. Porcentaje de remoción de C.E en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3.
Fuente: Elaboración propia,2022
Como se aprecia en la tabla 12 y la figura 39 al evaluar a todas las repeticiones de
cada muestra, se registra un mayor porcentaje de remoción en el minuto 90 de la
muestra M1T3 en la cual se observa una remoción del 64% de la conductividad
eléctrica, de una muestra inicial de 3287µS/cm a 1193µS/cm. Como se aprecia en
línea de tendencia la Conductividad Eléctrica tiende a disminuir según el tiempo de
tratamiento con micro-nanoburbujas.
78
Tabla 13. Porcentaje de remoción de SST (ppm)
MUESTRAS
MUESTRAS.
GRUPO
TIEMPO
CONTROL
MT1 (30,60,90
SST ppm
% REMOCIÓN
M1T1
1170
1%
M2T2
1148
3%
M3T3
1000
16%
630
47%
535
55%
min)
MT2(30,60,90)
M1T1
1185ppm
M2T2
M3T3
485
59%
MT3(30,60,90)
M1T1
M2T2
M3T3
1158
1156
1154
2%
2%
3%
Fuente: Elaboración propia,2022
79
% de Reducción de SST (ppm)
1600.00
1400.00
1185.00
1200.00
1170
1148
1158
1156
1154
1000
1000.00
800.00
630
535
600.00
485
400.00
200.00
1%
3%
16%
47%
55%
59%
2%
2%
3%
0.00
Gc
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
30min
60min
90min
30min
60min
90min
Figura 40. Porcentaje de remoción de SST en las diferentes muestras con micronanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3.
Fuente: Elaboración propia,2022
Se contempla tanto en la tabla 13 como en la figura 40, en la cual se calculó a todas
las repeticiones de cada muestra el porcentaje de remoción, donde se registra que
en el minuto 90 de la muestra M2T3 se registra el mayor porcentaje de remoción
con un 59% de una muestra inicial de 1185ppm a 535ppm.Según la línea de
tendencia los SST tienden a reducir su porcentaje según el tiempo de tratamiento
con el sistema de micro-nanoburbujas siendo en la muestra M2T3 donde se obtuvo
mejor resultados.
80
Tabla 14. Porcentaje de remoción de Turbidez
MUESTRAS
MUSTRAS. T/ TIEMPO
% REMOCIÓN
TURBIDEZ
GRUPO CONTROL
MT1 (30,60,90 min)
(NFU)
M1T1
1400
18%
M2T2
1200
29%
M3T3
1000
41%
M2T1
332
80%
M2T2
183
89%
M2T3
153
91%
M3T1
1000
41%
M3T2
998
41%
M3T3
120
93%
MT2(30,60,90)
>1000NFU
MT3(30,60,90)
Fuente: Elaboración propia,2022
81
% de Reducción de Turbidéz
1600
1400
1400
1200
1200
1000
1000
998
1000
800
600
332
400
183
200
89%
18%
29%
41%
80%
Gc
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
0 min.
30 min.
60 min.
90 min.
30min
120
153
41%
41%
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
60min
90min
30min
60min
91%
0
93%
Figura 41. Porcentaje de remoción de turbidez en las diferentes muestras con
micro-nanoburbujas de aire de MT1, MT2y MT3.
Fuente: Elaboración propia,2022
Como se aprecia en la tabla 14 y la figura 41 al evaluar a todas las repeticiones de
cada muestra, se registra un mayor porcentaje de remoción en el minuto 90 de la
muestra M3T3 en la cual se observa una remoción del 93% de la Turbidez, de una
muestra inicial de >1000NFU a 120NFU.Como muestra la línea de tendencia la
turbidez tiende a reducir según el tiempo de tratamiento con micro-nanoburbujas,
siendo en los tiempos mas altos donde se aprecia mayor porcentaje de reducción
82
Tabla 15. Comparación de resultados con Estándares de Calidad ambiental (ECA)
ECA PARA AGUA D.S.
N°004-2007-MINAM
MUESTRAS TRATADAS
PARÁMETROS
UNIDAD
MUESTRA
DE
INICIAL
MEDIDA
M1T1
M1T2
M1T3
M2T1
M2T2
M2T3
M3T1
M3T2
M3T3
ECA AGUA
ECA AGUA CATEGORIA
CATEGORÍA
4 E21 A2
COSTA Y
SIERRA
Conductividad
Demanda
Bioquímica de
Oxígeno (DBO5)
uS/cm
3287
2344
2006
1193
2161
1969
1261
2394
2435
2308
1600
1000
mg/L
4,93
2,88
2,93
3,89
3,33
3,84
3,73
3,25
2,82
3,73
5
10,00
Demanda Química
de oxígeno (DQO)
mg/L
296,33
203,75
174,46
214,08
218,46
233,46
134,29
204,10
204,10
201,50
20
**
Oxígeno disuelto
mg/L
3,02
3,07
3,12
4,01
3,79
3,87
4,21
3,64
3,71
4,03
≥5
≥5
unidad
de pH
8,50
8,08
8,05
8,10
8,23
8,17
8,10
8,17
8,12
8,12
5,5 a 9,0
6,5 a 9,0
ppm
1185
1170
1148
1000
630
535
485
1158
1156
1154
≤ 100
≤ 100
FNU
>1000
>1000
1400
1000
332
183
153
1000
998
120
**
**
pH
Sólidos
Suspendidos
Totales
Turbidez
Fuente: Elaboración Propia, 2022.
Interpretación:
Después del tratamiento con micro-nanoburbujas de aire se procedió a comparar
las muestras de los resultados de los diferentes con el ECA para aguas según
D.S.N°004-2007-MINAM para la categoría 1 A2 y la categoría 4 E-2 COSTA Y
SIERRA, donde se obtuvo en la muestra M3T2 una reducción para la DBO5 de 4,93
mg/L a 2,82 mg/L, siendo éste el mejor resultado obtenido en el tiempo del minuto
60, el cual se encuentra dentro de los Estándares de Calidad ambiental (ECA) para
el agua de la categoría 1 A2 en donde la concentración es de 5 mg/L y para la
categoría 4 E2 es de 10,00 mg/L. Asimismo, para DQO se contempló una reducción
de una muestra inicial de 296,33 mg/L a 134,29 mg/L, al comparar con la categoría
1 A2 se observó que superó a los ECA. Por otra parte, para el pH se obtuvo una
reducción de una muestra inicial de 8,50 a 8,05 estando por debajo de los ECA.
Para SST de una muestra inicial de 1185 ppm se obtuvo una reducción de 485 ppm
estando por debajo de los ECA para ambas categorías. Para oxígeno disuelto hubo
un incremento de 3,02 mg/L a 4,21 mg/L no siendo suficientes para ambas
categorías del ECA. Para la turbidez se tuvo una reducción de más de 1000 NFU a
120 NFU, donde ambas categorías no tienen un valor establecido para compararla.
De ésta manera aún no cumpliéndose en algunos parámetros para ambas
categorías de los ECA, se demostró una significativa reducción de los parámetros
analizados.
Contrastación de Hipótesis:
Hipótesis específica 1:
Ho: El sistema micro-nanoburbujas de aire NO contribuye a la reducción de las
características físicas del río Lurín.
H1: El sistema micro-nanoburbujas de aire contribuye a la reducción de las
características físicas del río Lurín
Tabla 16. Resumen de procesamiento de casos para Hipótesis específica 1
Resumen de procesamiento de casos
Casos
Válido
Perdidos
TIEMPO
N
Porcentaje
N
Porcentaje
Total
N
Porcentaje
pH 30 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
pH 60 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
pH 90 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
INICIAL
O.D.30 min.
1
3
100,0%
100,0%
0
0
0,0%
0,0%
1
3
100,0%
100,0%
O.D.60 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
O.D.90 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
O.D.INICIAL
1
100,0%
0
0,0%
1
100,0%
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
85
Tabla 17. Prueba de Normalidad para Hipótesis específica 1
Pruebas de normalidadb,c
Kolmogorov-Smirnova
TIEMPO
Shapiro-Wilk
Estadístico
gl
Sig.
,360
,211
,385
,310
,308
,321
3
3
3
3
3
3
.
.
.
.
.
.
pH30 min.
pH60 min.
pH90 min.
O.D.30 min.
O.D.60 min.
O.D.90 min.
Estadístico
gl
,808
,991
,750
,898
,901
,881
3
3
3
3
3
3
Sig.
,134
,817
,621
,382
,389
,328
a. Corrección de significación de Lilliefors
b. pH es constante cuando TIEMPO = INICIAL. Se ha omitido.
c. O2disuelto es constante cuando TIEMPO = INICIAL. Se ha omitido.
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Criterio usado para la prueba de hipótesis:
Si Pvalue > α=0.05 La distribución es Normal
Si Pvalue < α=0.05 La distribución es No Normal
De los resultados de significancia (pH y oxígeno disuelto) se obtiene lo siguiente:
Tabla 18. Datos de significancia para Hipótesis específica 1
PARÁMETRO
Sig.
Normalidad
Prueba
pH30 min.
,134
Normal
T Student
pH60 min.
,817
Normal
T Student
pH90 min.
O.D.30 min.
O.D.60 min.
O.D.90 min.
,621
,380
,389
,328
Normal
Normal
Normal
Normal
T Student
T Student
T Student
T Student
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
86
Como el p-value del pH y del oxígeno disuelto es mayor al nivel de significancia
(α=0.05), entonces los datos se ajustan a una distribución normal, de manera que
se concluye que los datos son paramétricos.
Hipótesis específica 2:
H1: El sistema micro-nanoburbujas de aire NO contribuye a la reducción de las
características químicas del río Lurín
Ho: El sistema micro-nanoburbujas de aire contribuye a la reducción de las
características químicas del río Lurín
Tabla 19. Resumen de procesamiento de casos para Hipótesis específica 2
Resumen de procesamiento de casos
TIEMPO
N
Porcentaje
N
Porcentaje
N
Porcentaje
DBO5a30 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
DBO5a60 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
DBO5a90 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
DBO5INICIAL
1
100,0%
0
0,0%
1
100,0%
DQOa30 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
DQOa60 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
DQOa90 min.
3
100,0%
0
0,0%
3
100,0%
DQO INICIAL
1
100,0%
0
0,0%
1
100,0%
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
87
Tabla 20. Prueba de Normalidad para Hipótesis específica 2
Pruebas de normalidadb,c
Kolmogorov-Smirnova
TIEMPO
Shapiro-Wilk
Estadístico
gl
Sig.
Estadístico
gl
,323
,353
,385
,378
,353
,343
3
3
3
3
3
3
.
.
.
.
.
.
0,878
0,823
0,750
0,768
0,823
0,842
3
3
3
3
3
3
DBO5a30 min.
DBO5a60 min.
DBO5a90 min.
DQOa30 min.
DQOa60 min.
DQOa90 min.
Sig.
,320
,172
,200
,040
,170
,220
a. Corrección de significación de Lilliefors
b. DBO5 es constante cuando TIEMPO = INICIAL. Se ha omitido.
c. DQO es constante cuando TIEMPO = INICIAL. Se ha omitido.
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Criterio usado para la prueba de hipótesis:
Si Pvalue > α=0.05 La distribución es Normal
Si Pvalue < α=0.05 La distribución es No Normal
De los resultados de significancia (DBO5 y DQO) se obtiene lo siguiente:
Tabla 21. Datos de significancia para Hipótesis específica 2
PARÁMETRO
Sig.
Normalidad
Prueba
DBO5a30 min.
,320 Normal
T Student
DBO5a60 min.
,172 Normal
T Student
DBO5a90 min.
DQOa30 min.
DQOa60 min.
DQOa90 min.
,200
,040
,170
,220
T Student
T Student
T Student
T Student
Normal
Normal
Normal
Normal
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Como el p-value del DBO5 y del DQO, es mayor al nivel de significancia (α=0.05),
entonces los datos se ajustan a una distribución normal, de manera que se concluye
que los datos son paramétricos.
88
Hipótesis específica 3:
H1: El sistema micro-nanoburbujas de aire NO contribuye a la reducción de las
características biológicas del río Lurín
Ho: El sistema micro-nanoburbujas de aire contribuye a la reducción de
características biológicas del río Lurín
Tabla 22. Resumen de procesamiento de casos para Hipótesis específica 3
Resumen de procesamiento de casos
Casos
TIEMPO
Válido
N
Turbidez 30
min.
Turbidez 60
min.
Turbidez 90
min.
Turbidez
INICIAL
Conductividad
30 min.
Conductividad
60 min.
Conductividad
90 min.
Conductividad
INICIAL
Perdidos
Porcentaje
N
Total
Porcentaje
N
Porcentaje
3
100,00%
0
0,00%
3
100,00%
3
100,00%
0
0,00%
3
100,00%
3
100,00%
0
0,00%
3
100,00%
1
100,00%
0
0,00%
1
100,00%
3
100,00%
0
0,00%
3
100,00%
3
100,00%
0
0,00%
3
100,00%
3
100,00%
0
0,00%
3
100,00%
1
100,00%
0
0,00%
1
100,00%
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Tabla 23. Pruebas de normalidad para Hipótesis específica 3
Pruebas de normalidadb,c
Kolmogorov-Smirnova
TIEMPO
Estadístico
gl
Sig.
Shapiro-Wilk
Estadístico
gl
Sig.
89
Turbidez 30 min.
Turbidez 60 min.
Turbidez 90 min.
Conductividad 30
min.
Conductividad 60
min.
Conductividad 90
min.
,232
,315
,373
3
3
3
.
.
.
,979
,892
,778
3
3
3
,725
,360
,063
,308
3
.
,902
3
,392
,360
3
.
,809
3
,137
,366
3
.
,796
3
,104
a. Corrección de significación de Lilliefors
b. Turbidez es constante cuando TIEMPO = INICIAL. Se ha omitido.
c. Conductividad es constante cuando TIEMPO = INICIAL. Se ha omitido.
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Tabla 24. Datos de significancia para Hipótesis específica 3
Parámetro
Sig.
Normalidad Prueba
Turbidez 30 min.
,725 Normal
T Student
Turbidez 60 min.
,360 Normal
T Student
Turbidez 90 min.
,063 Normal
T Student
Conductividad 30 min.
,392 Normal
T Student
Conductividad 60 min.
,137 Normal
T Student
Conductividad 90 min.
,104 Normal
T Student
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Como el p-value de la temperatura, turbidez y Conductividad eléctrica es mayor al
nivel de significancia (α=0.05), entonces los datos se ajustan a una distribución
normal, de manera que se concluye que los datos son paramétricos.
Hipótesis General:
Ho: : El sistema de micro-nanoburbujas de aire a nivel laboratorio NO contribuye a
la reducción de la materia orgánica en el río Lurín
H1: : El sistema de micro-nanoburbujas de aire a nivel laboratorio contribuye a la
reducción de la materia orgánica en el río Lurín
90
Tabla 25. Estadísticas de muestras emparejadas
Estadísticas de muestras emparejadas
Media
N
Desv.
Desviación
Par
1
Par
2
Par
3
Par
4
Par
5
Par
6
Par
7
Par
8
Desv. Error
promedio
pH.Inicial
pH.Final
Temperatura.Inici
al
Temperatura.Fin
al
C.Eléctrica.Inicial
8,500
8,238
21,7100
9
9
9
,0000
,3741
,00000
,0000
,1247
,00000
21,2489
9
,18367
,06122
3287,00
9
,000
,000
C.Eléctrica.Final
2007,89
9
471,883
157,294
Turbidez.Inicial
1700,00
9
,000
,000
Turbidez.Final
SST.Inicial
709,56
1185,00
9
9
505,755
,000
168,585
,000
937,33
3,0200
9
9
297,243
,00000
99,081
,00000
3,7067
9
,37997
,12666
4,9300
3,3789
296,330
0
196,327
8
9
9
9
,00000
,43172
,00000
,00000
,14391
,00000
9
29,46410
9,82137
SST.Final
O2.Disuelto.Inicia
l
O2.Disuelto.Final
DBO5.Inicial
DBO5.Final
DQO.Inicial
DQO.Final
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
91
Tabla 26. Correlaciones de muestras emparejadas
Correlaciones de muestras emparejadas
N
Correlación
Par 1
pH.Inicial & pH.Final
Par 2
Temperatura.Inicial
Temperatura.Final
Par 3
Sig.
9
.
.
&
9
.
.
C.Eléctrica.Inicial
&
C.Eléctrica.Final
Turbidez.Inicial
&
Turbidez.Final
SST.Inicial & SST.Final
9
.
.
9
.
.
9
.
.
9
.
.
Par 7
O2.
Disuelto.Inicial
&
O2.Disuelto.Final
DBO5.Inicial & DBO5.Final
9
.
.
Par 8
DQO.Inicial & DQO.Final
9
.
.
Par 4
Par 5
Par 6
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022.
Tabla 27. Pruebas de muestras emparejadas
Prueba de muestras emparejadas
Diferencias emparejadas
P
a
pH.Inicial
pH.Final
-
Med
ia
Desv.
Desvi
ación
Desv.
Error
prome
dio
,262
2
,3741
,1247
95% de
intervalo de
confianza de la
diferencia
Inferio
Super
r
ior
-,0253
,5498
t
2,1
03
gl
Sig.
(bilate
ral)
8
,069
92
r
1
P Temperatur
,461
,1836
,0612
,3199
,6023
a
a.Inicial
11
7
2
3
0
r
Temperatur
2
a.Final
P C.Eléctrica.I
127
471,8
157,2
916,3
1641,
a
nicial
- 9,11
83
94
90
833
r
C.Eléctrica.
1
3
Final
P Turbidez.Ini
990,
505,7
168,5
601,6
1379,
a
cial
444
55
85
87
202
r
Turbidez.Fin
4
al
P SST.Inicial - 247,
297,2
99,08
19,18
476,1
a
SST.Final
667
43
1
6
48
r
5
P O2.Disuelto.I
,3799
,1266
a
nicial
- ,686
7
6
,9787
,3946
r
O2.Disuelto.
67
4
0
6
Final
P DBO5.Inicial
1,55
,4317
,1439
1,219
1,882
a
111
2
1
26
96
r
DBO5.Final
7
P DQO.Inicial - 100,
29,46
9,821
77,35
122,6
a
DQO.Final
002
410
37
411
5033
r
22
8
Fuente: Procesamiento de datos en IBM SPSS Statistics v.24, 2022
7,5
31
8
,000
8,1
32
8
,000
5,8
75
8
,000
2,5
00
8
,037
5,4
22
8
,001
10,
77
8
8
,000
10,
18
2
8
,000
Criterio usado para la prueba de hipótesis:
Si Pvalue > α=0.05. Luego, se acepta la Hipótesis Nula
Si Pvalue < α=0.05. Se rechaza la Hipótesis Nula
Como Pvalue es menor que 0.05 se rechaza la hipótesis nula y se acepta la
hipótesis alternativa, la cual indica: que : El sistema de micro-nanoburbujas de aire
a nivel laboratorio contribuye a la reducción de la materia orgánica en el río Lurín.
93
V.
Discusión
Después del tratamiento con el sistema de micro-nanoburbujas de aire a las
muestras MT1, MT2, MT3, se observó una reducción de los parámetros del afluente
del rio Lurín, para el indicador de Turbidez se contempló una reducción significativa
en el tiempo más alto (90min) registrándose en M3T3 una remoción de >1000FNU
a 120NFU respectivamente con un porcentaje de remoción de 93%. Asimismo, para
el indicador de C.E se registró una reducción de 3287uS/cm a 1261uS/cm, ello se
contempló en el minuto 90 de la muestra M1T3 con un porcentaje de remoción de
64%, para el parámetro SST se obtuvo una reducción en el minuto más alto (90min)
de la muestra M2T3 de una concentración inicial de 1185ppm a 485ppm con un
porcentaje de reducción de 59%,para el indicador de Oxígeno Disuelto de una
concentración inicial de 3.02mg/L a 4.21 mg/L siendo los tempos más altos donde
se registra mayor aumento de la concentración de oxígeno en el agua, luego en el
indicador de DQO se observó una reducción significativa de una muestra de
296.33mg/L a 134.29mg/L siendo en el minuto 90 donde de la muestra M2T3 donde
se obtuvieron mejores resultados con un porcentaje de remoción del 55%, para
DBO5 de una concentración inicial de 4.93mg/L se observó una remoción a
2.82mg/L con un porcentaje de remoción de 43% de la muestra M3T2 en el minuto
60. AYALA después aplicar micro-nanoburbujas y grafeno obtuvieron los mejores
resultados en el tiempo más alto (60min), para el indicador de la Turbidez de una
concentración inicial de 63.33 NTU a 12.4NTU el cual representa el 80.11% de la
remoción obtenida, DQO de una concentración de 483 mg/L a 114 mg/L el cual
representa el 76.4% de la remoción obtenida, para DBO5 se obtuvo de 280 mg/L a
57mg/L que equivale a 78.8% de la remoción. Del mismo modo Prada obtuvo de
DBO5 después del tratamiento con micro-nanoburbujas de aire una reducción de
552.8mg/L a 5.3 mg/L, de una concentración inicial 1992.1mg/L de DQO a una de
145.0mg/L, para Oxígeno Disuelto un incremento de 1.7mg/L a 5.3mg/L. Así mismo
KALOGERAKIS et al., observaron que luego de aplicar el nanoburbujas de aire,
aplicando 170L/min de aire, en 1600m3 de agua residual, de una muestra inicial de
3000mg/L de DQO y un pH 5.9 para la reducción total de DQO se necesitó una
energía de 0.515KWh/Kg, el cual se logró recuperar el agua en 10 semanas, donde
el pH se incrementó a 8.9 al final del tratamiento demostrando su eficiencia de as
94
nanoburbujas de aire en el sector industrial. MELÉNDEZ y FLORES obtuvieron
resultados prometedores después de aplicar micro-nanoburbujas de aire en la
muestra 1 se observó una reducción de DBO5 de una muestra inicial de 132mg/L a
14mg/L ello ocurrió en el minuto 15 de la primera muestra el porcentaje de
reducción fue de 90.2% ,para DQO de 374mg/L a 30mg/L, siendo el porcentaje de
reducción de 92.51%, para la segunda muestra se observó una remoción para e
indicador de DBO5 a 21 mg/L siendo el porcentaje de remoción de 836.5 %y de
DQO de 297mg/L a 36mg/L donde el porcentaje de reducción es de 87.9%. Así
mismo RAMEHKUMAR obtuvo una remoción para SST del 30%, para OD un
porcentaje de aumento del 50%, en SST un 90% con la aplicación de nanoburbujas,
en ellos tiempos más altos se obtuvieron estos resultados. Por otra parte, NÚÑEZ
obtuvo una remoción para el indicador de DBO5 un porcentaje de 99.89, para la
concentración de DQO un porcentaje de remoción del 91.13%, para C. E una
remoción del 8.4% para el indicador de la turbidez un porcentaje de remoción de
71.97%. ACUÑA y AYUQUE obtuvieron una remoción en una concentración de
678mg/L para el DQO para los sólidos suspendidos totales una reducción de
81.9mg/L para DBO5 una reducción de 301mg/L, para coliformes totales una
reducción de 40000NMP/100mL. Donde Leyva en el minuto 90 tuvo una reducción
para DQO 80% y para SST 78% de remoción de la muestra inicial. De esta manera
se concluye por las comparaciones en los porcentajes de remoción de los diferentes
investigadores, que entre más tiempo las micro-nanoburbujas interactúen con los
parámetros químicos, físicos biológicos de una muestra estas tendrán una
remoción más significativa, teniendo aun mejores resultados. Si se aumenta más el
tiempo de tratamiento. Del mismo modo DÍAZ contempló que después del
tratamiento con nanoburbujas de aire-oxigeno obtuvo mejores resultados en el
minuto 20, para la concentración del parámetro de DQO se obtuvo un porcentaje
de remoción del 64.76%, del mismo modo se observó que para el parámetro OD se
obtuvo una remoción del 66.68%, para la concentración de DBO5 se apreció una
remoción del 66.66%y para los metales pesados una remoción del 28.08%,
posteriormente
para
los
coliformes
termotolerantes
una
remoción
del
63.10%.SALGUERO también menciona que después del tratamiento con micronanoburbujas de aire-ozono, se logró una reducción de la concentración de DBO5
de 173 mg/L a 57.33mg/L el cual representa el 66.86 % de remoción, ello se logró
95
en el tiempo de 15 minutos. Por otra parte, TEMESGEN menciona que después del
tratamiento con nanoburbujas se obtuvieron a nivel de laboratorio fueron
significativos en la cual se pudo apreciar un incremento de 40% para la clarificación
para las aguas residuales y una disminución del 40% de la Turbidez. Así mismo
BENZAIR, et al observaron que después del tratamiento con micro-nanoburbujas
para reducción d ellos coliformes termotolerantes, obtuvieron resultados
prometedores de una muestra inicial de 1400NMP/100mL y un pH de 7.13 y una
temperatura de 44.5oC, en donde la relación volumétrica fue de 3/1 y el tamaño de
las micro-nanoburbujas fue de 7µm la relación de las muestras fue para MA
mar/agua fue de 3/1 , para MB fue de 1/1y para C fue de 3/1, donde la MA se redujo
a 56NMP/100mL, para MB de 79 NMP/100mLy para MC se redujo en
130NMP/100mL , se logro así una remoción del 96%,94.36%,90.71%. MACASSSI
en su investigación concluyó que después del tratamiento con el sistema de nanoburbujeo se logro reducir de un muestra inicial de DQO 88.59mg/L y de DBO5 138
mg/L, en la cual después del tratamiento con nanoburbujas se contemplaron los
siguientes resultados, en las 2 primeras horas se redujo el DQO en 0.87%, en un
caudal de 0.1389L/s, luego para 8 horas se logro79.92%el cual fue el valor máximo
alcanzado, ello se redujo en un caudal de 0.0347L/s y para las 10 horas de
tratamiento no se observó cambios en un caudal de 0.0278 L/s. Por otro lado,
HEWA contempló que desues del tratamiento con nanoburbujasentrede ozono y
ultrazonido,de los contaminantes que se encontro en el rio Passaic fueron
PAH,PCDD/F,PCB,DDT,metals pesados tales como Cr,Hg, Pb y pesticidas y sus
derivados, este estudio tenia la finalidad de remover la carga orgánica . como tabien
la carga inorgánica, la maxima eficiencia registrda fue de la carga orgánica con un
92% de remocion a tempraturas bajas, y para la carga inorganica se utilizo el Cr
donde se apreciio que no hubo cambios significativos, si se combina ozono y
nanoburbujas se aprecio una reduccion maxima del 98%.Así mismo MELENDES
menciona que después del tratamiento con micro-nanoburbujas una significante
reducción de una concentración de DQO para la muestra 1 una concentración de
508.6mg/L , para muestra 2 una concentración inicial de 711.8 mg/L a muestra 3
una concentración inicial de1582.6 mg/L ,así mismo para M.O se obtuvieron las
siguientes concentraciones ,para la muestra 1 una concentración de 531.7mg/L,
para la muestra 2 una concentración de 703.4 mg/L y para la muestra 3 una
96
concentración de 752.6 mg/L. después del tratamiento se obtuvieron los siguientes
resultados para DQO. En la muestra 1 una reducción de 76.9%, para la muestra 2
una reducción del 56.3y para la muestra 3 una reducción del 68.6% así mismo para
M. O se obtuvo una reducción para la muestra 1 65.8%, para la muestra 2 una
reducción del 55.7%, para muestra 3 una reducción del 40.9%. Por otra parte,
ALUTHGUN et al, donde los autores se propusieron reducir carga orgánica e
inorgánica en sedimentos mediante nano burbujas y ultrasonido donde se observó
se pudo observar que la mayor eficiencia de la eliminación de Cr fue de 87,2% se
registra con la concentración que se tenía 1227,1% mg/kg
con los ciclos de
tratamiento más alto. Mientras que la degradación de p-terfenilo se debe a la
influencia de los efectos combinados de la oxidación y la pirolisis asistida por
ultrasonidos y la combustión de sustancias orgánicas. Para el Cr es 77,1%
se
pudo observar buenos resultados con el ciclo de tratamiento más alto y el uso de
ozono con 78,75/ml de densidad energética. Por otra parte, VILLÓN también
contempló que después del tratamiento con nanoburbujas de aire de una muestra
inicial de SST 6180mg/L para DBO5 7350mgO2/L, para DQO10356 mgO2/L, de
aceites y grasas 96.3 mg/L. Después del tratamiento se logró reducir para TSS
6180mg/L a 645mg/L que representa el 89.5%, para DBO5 7350 mgO2/L a 1730
mgO2/L equivalente a 76,5%, para DQO10356 mgO2/L a 2736 mgO2/L es el 71,6 %
y para aceites y grasas de 96.3 mg/L a 33.2mg/L que equivale al 65.5%.
97
VI.
CONCLUSIONES
a) Después de aplicar el sistema de micro-nanoburbujas de aire se logró una
remoción significativa de los parámetros físicos de las muestras extraídas
del rio Lurín a nivel laboratorio para el indicador de C.E se ha reducido en
64% de una muestra inicial de 3287µS/cm a 1261µS/cm y para la Turbidez
una remoción del 93% de una muestra inicial de >1000NFU a 120NFU y
para Solidos Suspendidos Totales una remoción del 59% de 1185ppm a
485ppm. Al ser comparados con los ECA para agua de la categoría 1 A2
y de la categoría 4 E2 se observa una reducción significativa.
b) De igual manera después de aplicar el sistema de micro-nanoburbujas se
logró obtener una reducción de la carga biológica en este caso la materia
orgánica de las muestras obtenidas del río Lurín para el indicador de
DBO5 se obtuvo una remoción del 43% de una concentración inicial de
4.93mg/L a 2.82mg/L y para el indicador de DQO se logró una remoción
del 55% de una muestra inicial de 296.33mg/L a 134mg/L. Al ser
comparados con los ECA para agua de la categoría 1 A2 y de la categoría
4 E2 se observa una reducción significativa.
c) Del mismo modo se ha logrado después de aplicar el sistema de micronanoburbujas de aire una reducción del parámetro químico del pH de una
muestra inicial 8 .50 a 8.1 y un aumento del parámetro químico de
Oxígeno disuelto de una muestra inicial de 3.02mg/L a 4.21 mg/L. Al ser
comparados con los ECA para agua de la categoría 1 A2 y de la categoría
4 E2 se observa una reducción significativa.
d) De esta manera concluimos que mediante la experimentación con micronanoburbujas de aire y los resultados obtenidos que se evidencian en las
tablas y los gráficos, en los minutos más altos generalmente se han
registrado mejores resultados donde para DQO se logró una remoción del
55% de 296.33mgl a 134mg/L, para DBO5 una remoción del 43% de
98
4.93mg/L a 2.82mg/L, para C.E una remoción del 64% de 3287µS/cm a
1261µS/cm, para Turbidez una remoción del 93% de >1000NFU a
120NFU, para Soos Suspendidos Totales una remoción del 59% de
1185ppm a 485ppm, una reducción del pH de una muestra inicial de 8.50
a 8.1 , un aumento del parámetro químico de O2 de una muestra inicial de
3.02mg/L a 4.03mg/L. Demostrando la eficiencia de las micronanoburbujas de aire para el tratamiento de aguas donde se registran
parámetros químicos, biológicos y físicos altos.
VII.
-
RECOMENDACIONES
Se recomienda ejecutar procesos con micro-nanoburbujas con tiempos
superiores a los 90 minutos, y comparar los resultados.
-
Se recomienda realizar tratamientos a mayor tiempo para los análisis de
DQO y DBO5 y hacer una comparativa en ellos mismos.
-
Se recomienda realizar tratamientos a mayor tiempo para los análisis de pH
y oxígeno disuelto y ser minucioso en el lavado de recipentes o equipos con
agua desionizada para no alterar el pH
-
Se recomienda profundizar en nuevas técnicas para el tratamiento de aguas
residuales para poder evaluar la carga orgánica y los parámetros físicos y
químicos.
99
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109
ANEXOS:
ANEXO 1
Tabla de operacionalización y variables
OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
Variable
Definición
Definición
Dimensiones
Indicadores Unidade Escala de
Conceptual
Operacional
s
de Medición
Medida
Diámetro
µm
– Intervalo
de las nano nm
burbujas
Variable
Una
micro Las
Característic Velocidad
Intervalo
Independien burbuja fina es nanoburbujas
as de las
de ascenso
µm/s
te:
aquella
que se
han
nano
Aplicación
tiene
un investigado
burbujas
Presión
Razón
de
micro- diámetro menor para
el
interna de Atm.
nano
de 1um.Kim et tratamiento
las
nano
burbujas de al., (2020)
del
agua,
burbujas
aire
debido a su
tamaño
Característic
Tiempo de
extremadame as
de tratamiento
Min.
Continuo
nte pequeño operación
y
su
capacidad
para unirse a
las
nanopartícula
s (Li, et al.,
2022)
Variable
Dependiente
:
Reducción
de
carga
orgánica
presente en
el rio Lurín
Se entiende que
materia
orgánica es a
aquella
que
contiene
carbono en su
estructura
molecular,
la
cual puede ser
de
origen
viviente,
es
decir todos los
residuos
desechos
de
organismos
vivos, por otra
La reducción
Reducción
Característic
de
materia as
orgánica, se
procederá a Físicas
determinar
mediante sus
característica
s
físicas,
químicos
y
biológicos
oC
Intervalo
FNU
Razón
Sòlidos
suspendido
s totales
Ppm
Razòn
DBO5
mg/L
mg/L
continua
Temperatur
a
Turbidez
Conductivid
ad Eléctrica
DQO
Característic
as Químicas
pH
Continua
pH
Intervalo
110
parte,
sustancias
fueron
sintetizadas
través
procesos
industriales
consideran
origen
antrópico.
Villanueva
(2019)
las
que
Oxígeno
disuelto
a
de
se
de
mg/LO2
Característic
as
Biológicas
Razón
Materia
orgánica
Fuente: Elaboración propia, 2022
111
ANEXO 2
Técnicas e instrumentos de recolección de datos.
Etapa
Técnicas
Instrumentos
Identificación de los
puntos de recolección Rio Lurín
de muestra
Observación
Ficha de registro de Muestras obtenidas
campo y muestreo
Análisis inicial de las
muestras
Experimentació
n
Tratamiento con nano
burbujas
Análisis final de la
muestra obtenida
Fuente
Laboratori
o
Laboratori
o
Laboratori
o
Experimentació
n
Experimentació
n
Resultados
Análisis
de
las
Ficha de registro de características tales
la muestra inicial del como
físicos,
agua del rio Lurín
asimismo
como
químico
y
posteriormente
biológicas de las
muestras obtenidas
Eficacia de las nano
Ficha
de
las burbujas
en
la
características
de reducción de la
las nano burbujas
carga orgánica del
rio Lurín tanto física,
química y biológica.
Ficha
de
las
características
físicas,
químicas
como también de la
carga
orgánica,
biológica del rio
Lurín
Se procederá a
analizar
de
lo
obtenido de los
resultados de la
experimentación
Fuente: Elaboración propia, 2022
112
ANEXO 3
Fichas de instrumentos
FICHA DE REGISTRO DE CAMPO
Cuenca: _____________________________Realizado por
AAA/ALA: ____________________________Responsable: __________________
113
ETIQUETA PARA MUESTRA DE AGUA
Solicitante/cliente
Campos Shupingahua Jhony
Tezén Solis Francisco Javier
Número de Muestra
Nombre de laboratorio
Fecha y hora
Tipo de cuerpo de Agua
Parámetro requerido
Operador de muestreo
Preservada
Si
No
Tipo de reactivo
114
FICHA DE REGISTRO DE DATOS DE LA MUESTRA INICIAL DE AGUA
CONTAMINADA POR MATERIA ORGÁNICA
Registro de Datos
Punto
Cantidad
de
de
muestreo
muestra
Fecha
Hora
Parámetro
Parámetros Físicos
Muestras
Parámetros Químicos
Turbidez Temperatura DBO5
(UNT)
(°C)
(mg/L)
DQO
(mg/L)
PH
(unidad
de PH)
biológico
Materia Orgánica
(mg/L O2)
Muestra N°1
Muestra N°2
Muestra N°3
Observaciones
115
FICHA DE REGISTRO DE DATOS DE LA MUESTRA INICIAL DE AGUA
TRATADA CON MICRO-NANOBURBUJAS DE AIRE
Registro de Datos
Punto
muestreo
Cantidad
de
muestra
de
Fecha
Hora
Parámetros Físicos
Parámetros Químicos
Muestras
Turbidez Temperatura
(UNT)
(°C)
DBO5
(mg/L)
DQO
(mg/L)
PH (unidad
de PH)
Parámetro
biológico
Materia Orgánica
(mg/L O2)
Muestra N°1
Muestra N°2
Muestra N°3
Observaciones
116
ANEXO 4
VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS (1ER EXPERTO)
ETIQUETA DE MUESTRA DE AGUA
117
FICHA DE REGISTRO DE DATOS DE LA MUESTRA INICIAL DE AGUA
CONTAMINADA POR MATERIA ORGÁNICA
118
119
120
FICHA DE REGISTRO DE DATOS DE LA MUESTRA TRATADA CON NANO
BURBUJAS DE AIRE
121
122
MATRIZ DE OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
123
124
ANEXO 6
VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS (2DO EXPERTO)
ETIQUETA PARA MUESTRA DE AGUA
I.
DATOS GENERALES
1.1 Apellidos y nombres: Guere Salazar, Fiorella Vanessa
1.2 Cargo e Institución: Docente- Universidad César Vallejo
1.3 Autores de instrumento: Campos Shupingahua, Jhonny- Tezén Solis, Francisco
125
ASPECTOS DE VALIDACIÓN
I.
CRITERI
INDICADORE
OS
S
INACEPTAB
LE
MINIMA
MENTE
ACEPTA
BLE
4 4 5 5 6 6 7
0 5 0 5 0 5 0
1. CLARIDAD
2.
OBJETIVIDA
D
3.
Esta formulado
con
lenguaje
comprensible.
Esta adecuado a las
7
5
8
0
ACEPTAB
LE
8
5
9
0
X
X
leyes y
principios
científicos.
Esta adecuado a los
objetivos y las
necesidades
ACTUALIDA
reales
D
de
X
la
investigación.
4.
Existe
una
ORGANIZAC
organización lógica.
X
IÓN
5.
SUFICIENCI
A
6.
INTENCION
Toma en cuenta los
X
aspectos
metodológicos
esenciales
Esta adecuado para
valorar las
variables
de
la
Hipótesis.
X
ALIDAD
7.
CONSISTEN
Se respalda en
fundamentos
técnicos
y/o
científicos.
X
Existe coherencia
entre
los
problemas
X
CIA
126
9
5
1
0
0
8.
COHERENCI
A
9.
METODOLO
GÍA
objetivos,
hipótesis,
variables
indicadores.
La estrategia
responde
una
metodología
diseño
e
X
y
aplicados
para lograr probar
las hipótesis.
10.
PERTINENCI
A
X
El
instrumento
muestra la relación
entre
los
componentes de la
investigación y su
adecuación
al
Método Científico.
OPINIÓN DE APLICABILIDAD
El Instrumento cumple con los Requisitos para su aplicación
II.
SI
Los requisitos para su aplicación los Requisitos para su aplicación
III. PROMEDIO
DE VALORACIÓN:
85
Lima, 04de junio del 2022
FIRMA DEL EXPERTO INFORMANTE
CIP:131344
DNI:43566120
127
FICHA DE REGISTRO DE DATOS DE LA MUESTRA INICIAL DE AGUA
CONTAMINADA POR MATERIA ORGÁNICA.
Registro de Datos
Punto
Cantidad
de
de
muestreo
muestra
Fecha
Hora
Parámetro
Parámetros Físicos
Muestras
Turbidez Temperatura
(UNT)
(°C)
Parámetros Químicos
biológico
DBO5
DQO
PH (unidad
Materia Orgánica
(mg/L)
(mg/L)
de PH)
(mg/L O2)
Muestra N°1
Muestra N°2
Muestra N°3
Observaciones
DATOS GENERALES
II.
1.1 Apellidos y nombres: Guere Salazar, Fiorella Vanessa
1.2 Cargo e Institución: Docente- Universidad César Vallejo
1.3.
Autores de instrumento: Campos Shupingahua, Jhonny- Tezén Solis,
Francisco
128
IV.
ASPECTOS DE VALIDACIÓN
CRITERI
INDICADORE
OS
S
INACEPTA
BLE
MINIMA
MENTE
ACEPT
ABLE
4 4 5 5 6 6 7
0 5 0 5 0 5 0
1.
CLARIDAD
2.
OBJETIVIDA
D
3.
Esta formulado
con
lenguaje
comprensible.
Esta adecuado a
7
5
8
0
ACEPTAB
LE
8
5
9
0
9
5
X
X
las leyes y
principios
científicos.
Esta adecuado a
los objetivos y las
necesidades
ACTUALIDA
reales
D
de
X
la
investigación.
4.
Existe
una
ORGANIZAC
organización lógica.
X
IÓN
5.
SUFICIENCI
A
6.
INTENCION
Toma en cuenta los
X
aspectos
metodológicos
esenciales
Esta adecuado para
valorar las
variables de la
Hipótesis.
X
ALIDAD
7.
CONSISTEN
Se respalda en
fundamentos
técnicos
y/o
científicos.
X
Existe coherencia
entre
los
problemas
X
CIA
129
1
0
0
8.
COHERENC
IA
9.
METODOLO
GÍA
objetivos,
hipótesis,
variables
indicadores.
e
La estrategia
responde
una
metodología
diseño
X
y
aplicados
para lograr probar
las hipótesis.
10.
PERTINENC
IA
X
El
instrumento
muestra la relación
entre
los
componentes de la
investigación y su
adecuación
al
Método Científico.
OPINIÓN DE APLICABILIDAD
El Instrumento cumple con los Requisitos para su aplicación
V.
SI
Los requisitos para su aplicación los Requisitos para su aplicación
VI.
PROMEDIO DE VALORACIÓN:
85
Lima, 04 de junio del 2022
FIRMA DEL EXPERTO INFORMANTE
CIP:131344
DNI:43566120
130
FICHA DE REGISTRO DE DATOS DE LA MUESTRA TRATADA CON MICRO NANO BURBUJAS DE AIRE
Registro de Datos
Punto
Cantidad
de
de
muestreo
muestra
Fecha
Hora
Parámetro
Parámetros Físicos
Muestras
Turbidez Temperatura
(UNT)
(°C)
Parámetros Químicos
biológico
DBO5
DQO
PH (unidad
Materia Orgánica
(mg/L)
(mg/L)
de PH)
(mg/L O2)
Muestra N°1
Muestra N°2
Muestra N°3
Observaciones
III.
DATOS GENERALES
1.1.
Apellidos y Nombres:
GÜERE
SALAZAR
FIORELLA VANESSA
Cargo e institución donde labora:
Autor(A) de Instrumento:
Docente Universidad César Vallejo
Jonny
Nelson
Campos
Shupingahua – Tezén Solis, Francisco
131
ASPECTOS DE VALIDACIÓN
I.
CRITERI
INDICADORE
OS
S
INACEPTA
BLE
MINIMA
MENTE
ACEPT
ABLE
4 4 5 5 6 6 7
0 5 0 5 0 5 0
1.
CLARIDAD
2.
OBJETIVIDA
D
3.
Esta formulado
con
lenguaje
comprensible.
Esta adecuado a
7
5
8
0
ACEPTAB
LE
8
5
9
0
9
5
X
X
las leyes y
principios
científicos.
Esta adecuado a
los objetivos y las
necesidades
ACTUALIDA
reales
D
de
X
la
investigación.
4.
Existe
una
ORGANIZAC
organización lógica.
X
IÓN
5.
SUFICIENCI
A
6.
INTENCION
Toma en cuenta los
X
aspectos
metodológicos
esenciales
Esta adecuado para
valorar las
variables de la
Hipótesis.
X
ALIDAD
7.
CONSISTEN
Se respalda en
fundamentos
técnicos
y/o
científicos.
X
Existe coherencia
entre
los
problemas
X
CIA
132
1
0
0
8.
COHERENC
IA
9.
METODOLO
GÍA
objetivos,
hipótesis,
variables
indicadores.
e
La estrategia
responde
una
metodología
diseño
X
y
aplicados
para lograr probar
las hipótesis.
10.
PERTINENC
IA
X
El
instrumento
muestra la relación
entre
los
componentes de la
investigación y su
adecuación
al
Método Científico.
OPINIÓN DE APLICABILIDAD
El Instrumento cumple con los Requisitos para su aplicación
II.
SI
Los requisitos para su aplicación los Requisitos para su aplicación
III.
PROMEDIO DE VALORACIÓN:
85
Lima, 04 de junio del 2022
FIRMA DEL EXPERTO INFORMANTE
CIP:131344
DNI:43566120
133
ANEXO 6
VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS (2DO EXPERTO)
variables y operacionalización
OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
Variable
Variable
Independiente:
Aplicación de nano
burbujas de aire
Definición Conceptual
Definición Operacional
Se considera una nano burbuja a
aquella burbuja fina con diámetro
menor a 1 µm. Sabeera, Xiaobin,
Harald, Mohamed (2020)
Las nanoburbujas se han
investigado para el
tratamiento del agua,
debido a su tamaño
extremadamente pequeño
y su capacidad para
unirse a las nanopartículas
(Li, et al., 2022)
La materia orgánica es toda clase de
sustancia que presenta carbono en su
estructura molecular, que puede ser de
La reducción de Materia
Variable Dependiente: origen viviente, que comprende todos
orgánica, se determinará
Reducción de materia los residuo y desechos de organismos
mediante parámetros
orgánica presente en
vivo, mientras que la de origen
físicos, químicos y
el río Lurín
antrópico que son las sustancias que
biológicos.
fueron sintetizadas a través de
procesos industriales. Villanueva
(2019)
IV.
Dimensiones
Características de las
micro-nano burbujas
Característica de
operación
Indicadores
Unidades de
Medida
Escala de
Medición
Diámetro de las
nano burbujas
µm a nm
Intervalo
velocidad de
ascenso
µm/s
Intervalo
atm
Razón
min
Continua
°C
Intervalo
Presión interna de
las nano burbujas
Tiempo de
tratamiento
Temperatura
Características Físicas
Turbidez
Características Químicas
Carga orgánica
FNU
Razón
Oxígeno disuelto
pH
DBO5
mg/L
Unidad de pH
mg/L
Continua
Intervalo
Continua
DQO
mg/L
Continua
DATOS GENERALES
Apellidos y Nombres: GÜERE SALAZAR FIORELLA VANESSA
Cargo e institución donde labora: Docente Universidad César Vallejo
Autor(A) de Instrumento: Jonny Nelson Campos Shupingahua - Tezén Solis,
Francisco
134
I.
ASPECTOS DE VALIDACIÓN
CRITERIO
INDICADORES
INACEPTABL
E
S
MINIMAM
ENTE
ACEPTA
BLE
4 4 5 5 6 6 7
0 5 0 5 0 5 0
1. CLARIDAD
2.
OBJETIVIDAD
3.
Esta formulado con
lenguaje
comprensible.
Esta adecuado a las
7
5
8
0
ACEPTABL
E
8
5
X
X
leyes y
principios científicos.
Esta adecuado a los
objetivos y las
necesidades
ACTUALIDAD
X
reales de
la
investigación.
4.
Existe
una
ORGANIZACI
organización lógica.
X
ÓN
5.
SUFICIENCIA
6.
INTENCIONA
Toma en cuenta los
X
aspectos
metodológicos
esenciales
Esta adecuado para
valorar las
variables
de
la
Hipótesis.
X
LIDAD
7.
CONSISTENC
Se respalda en
fundamentos
técnicos
y/o
científicos.
X
Existe coherencia
entre
los
problemas
objetivos,
hipótesis,
variables
e
indicadores.
X
IA
8.
COHERENCI
A
9
0
9
5
1
0
0
9.
METODOLOG
La estrategia
responde
una
metodología y diseño
X
aplicados para lograr
ÍA
probar las hipótesis.
10.
PERTINENCI
A
X
El
instrumento
muestra la relación
entre
los
componentes de la
investigación y su
adecuación al Método
Científico.
OPINIÓN DE APLICABILIDAD
El Instrumento cumple con los Requisitos para su aplicación
I.
SI
Los requisitos para su aplicación los Requisitos para su aplicación
II.
PROMEDIO DE VALORACIÓN:2
85
Lima, 04 de junio del 2022
__________________________________
FIRMA DEL EXPERTO INFORMANTE
CIP:131344
DNI:43566120
136
ANEXO 6
VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS (3ER EXPERTO)
137
138
139
140
141
142
143
144
ANEXO 7. ALFA DE CRONBACH
INSTRUMENTO 1
ESPECIALISTAS
INSTRUMENTO 2
INSTRUMENTO 3
INSTRUMENTO 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 SUMA
Ing.Juan Julio Ordoñez
Gálvez
90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
3600
Ing. Jhonny Wilfredo
Valverde Flores
90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
3600
Ing. Fiorella Vanessa
Güere Salazar
85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
3400
VARIANZAS
6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
ALFA
NÚMERO DE ITEMS
VARIANZA DE CADA ITEM
VARIANZA TOTAL
1
40
222,2
8888,9
6
𝜶
6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 5,6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
=
40
222,2
[1 −
]
40 − 1
8888,9
𝜶
=
1
ANEXO 8. EQUIPO GENERADOR DE MICRONANOBURBUJAS
ANEXO 10. CERTIFICADOS DE PRUEBAS REALIZADAS EN EL
LABORATORIO
148
149